WO2019215818A1 - 登録装置、サーバ装置、秘匿検索システム、秘匿検索方法、登録プログラムおよびサーバプログラム - Google Patents

登録装置、サーバ装置、秘匿検索システム、秘匿検索方法、登録プログラムおよびサーバプログラム Download PDF

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WO2019215818A1
WO2019215818A1 PCT/JP2018/017792 JP2018017792W WO2019215818A1 WO 2019215818 A1 WO2019215818 A1 WO 2019215818A1 JP 2018017792 W JP2018017792 W JP 2018017792W WO 2019215818 A1 WO2019215818 A1 WO 2019215818A1
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WO
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search
key
keyword
unit
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PCT/JP2018/017792
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English (en)
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貴人 平野
豊 川合
義博 小関
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三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/14—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols using a plurality of keys or algorithms
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G06F16/90—Details of database functions independent of the retrieved data types
    • G06F16/901—Indexing; Data structures therefor; Storage structures
    • G—PHYSICS
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    • G06F16/95—Retrieval from the web
    • G06F16/951—Indexing; Web crawling techniques
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09C—CIPHERING OR DECIPHERING APPARATUS FOR CRYPTOGRAPHIC OR OTHER PURPOSES INVOLVING THE NEED FOR SECRECY
    • G09C1/00—Apparatus or methods whereby a given sequence of signs, e.g. an intelligible text, is transformed into an unintelligible sequence of signs by transposing the signs or groups of signs or by replacing them by others according to a predetermined system
    • G09C1/02—Apparatus or methods whereby a given sequence of signs, e.g. an intelligible text, is transformed into an unintelligible sequence of signs by transposing the signs or groups of signs or by replacing them by others according to a predetermined system by using a ciphering code in chart form
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/30—Public key, i.e. encryption algorithm being computationally infeasible to invert or user's encryption keys not requiring secrecy
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00—Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/76—Proxy, i.e. using intermediary entity to perform cryptographic operations

Definitions

  • the present invention relates to a registration device, a server device, a secret search system, a secret search method, a registration program, and a server program.
  • Patent Document 1 Patent Document 2 and Patent Document 3 disclose techniques related to confidential search.
  • Secure search is also called searchable encryption.
  • Secret search is an encryption technique that allows data to be searched while encrypted. Actually, the encrypted data itself is not searched. Relevant keywords are extracted in advance from the data to be searched, and encrypted using a special encryption technique that allows the keywords to be searched. Then, a search is performed on the encrypted keyword with a search query.
  • a search query is an encrypted search keyword.
  • Secure search includes a common key method and a public key method.
  • common key method common key encryption technology is used, and the registrant and searcher are limited.
  • public key method public key cryptography is used, and searchers are limited, but registrants are not limited.
  • a registrant is a user who registers encrypted data, and a searcher is a user who searches encrypted data.
  • Secure search includes tag type and index type.
  • tag type an encryption keyword that can be searched is added to data that is ciphertext. Since a plurality of keywords are associated with one ciphertext, the search is slow.
  • index type ciphertext data is associated with each encryption keyword. Since a plurality of ciphertexts are associated with one keyword, the search becomes faster.
  • the common key method can usually perform high-speed secret search, but cannot perform access control.
  • access control is usually possible, but high-speed secret search is not possible.
  • Non-Patent Document 1 discloses a common key method in which a registrant and a searcher do not share the same secret information in order to reduce the sharing cost of the secret information and the influence at the time of leakage of the secret information.
  • Non-Patent Document 1 further discloses a multi-user shared key method.
  • a user who is allowed to search and a user who is not allowed to search can be set.
  • encrypted data that hits in one user's search but does not hit in another user's search. Can be generated.
  • Non-Patent Document 1 access control is achieved using a plurality of keys, but since the method is a tag type, the efficiency is poor even though it is based on a common key.
  • Patent Document 1 In the technologies described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, access control is achieved by using a reliable third party, but the permission of existence of a reliable third party strongly depends on the use case. Therefore, versatility is low.
  • the present invention aims to increase the speed and the versatility of a secret search that allows access control.
  • a registration device includes: An encrypted keyword is generated by encrypting a keyword corresponding to one or more ciphertexts among a plurality of ciphertexts with a registration key, the generated encrypted keyword, and identification information for identifying the one or more ciphertexts
  • An index generator for generating an index including From the registration key and a search key used for encryption by a search device that encrypts a keyword used for search and generates a search query, the search query is re-encrypted to generate a re-encrypted keyword, and the index is
  • a key generation unit that generates a conversion key used for agent re-encryption by the server device that searches with the re-encryption keyword
  • a registration unit configured to transmit the plurality of ciphertexts, the index generated by the index generation unit, and the conversion key generated by the key generation unit to the server device;
  • a server device includes: A plurality of ciphertexts and a keyword corresponding to one or more ciphertexts are encrypted with a registration key to identify the encrypted keyword and the one or more ciphertexts generated by a registration device that generates an encryption keyword
  • a first receiver for receiving a conversion key to be used A management unit that registers a plurality of ciphertexts, indexes, and conversion keys received by the first reception unit in a database;
  • the identification information is acquired from the index, and the ciphertext identified by the identification information is extracted from the plurality of ciphertexts registered by the management unit A search section to A transmission unit that transmits the ciphertext extracted by the search unit to the search device.
  • the index type is applied to the method while achieving access control using a plurality of keys, the speed of the secret search can be achieved.
  • the versatility is high.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a secret search system according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a registration device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a search device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a server device according to the first embodiment.
  • 5 is a flowchart showing the operation of the registration apparatus according to the first embodiment. 4 is a table showing an example of an index according to the first embodiment. 4 is a table showing an example of an index according to the first embodiment.
  • 5 is a flowchart showing the operation of the server apparatus according to the first embodiment. 5 is a flowchart showing the operation of the registration apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the server apparatus according to the first embodiment.
  • 5 is a flowchart showing the operation of the search device according to the first embodiment.
  • 5 is a flowchart showing the operation of the server apparatus according to the first embodiment.
  • 5 is a flowchart showing the operation of the search device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a table showing an example of an index according to the first embodiment. 4 is a table showing an example of an index according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a registration device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a search device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a server device according to the first embodiment.
  • the table which shows the example of the access authority information of data based on Embodiment 1, and a corresponding encryption key and registration key.
  • the table which shows the example of the search key distributed to a searcher based on Embodiment 1.
  • Embodiment 1 FIG. This embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the secret search system 100 includes a registration device 200, a search device 300, and a server device 400.
  • the devices of the confidential search system 100 communicate with each other via a network 101 such as the Internet.
  • the registration device 200 is a computer.
  • the registration apparatus 200 is specifically a terminal such as a PC used by a registrant.
  • PC is an abbreviation for Personal Computer.
  • the registration device 200 includes a processor 201 and other hardware such as a memory 202, an auxiliary storage device 203, an input / output interface 204, and a communication device 205.
  • the processor 201 is connected to other hardware via a signal line, and controls these other hardware.
  • the registration apparatus 200 includes an input unit 210, a ciphertext generation unit 220, an index generation unit 230, a key generation unit 240, a distribution unit 250, and a registration unit 260 as functional elements.
  • the functions of the input unit 210, the ciphertext generation unit 220, the index generation unit 230, the key generation unit 240, the distribution unit 250, and the registration unit 260 are realized by software. Specifically, the functions of the input unit 210, ciphertext generation unit 220, index generation unit 230, key generation unit 240, distribution unit 250, and registration unit 260 are realized by a registration program.
  • the registration program includes procedures performed by the input unit 210, the ciphertext generation unit 220, the index generation unit 230, the key generation unit 240, the distribution unit 250, and the registration unit 260, respectively, as an input procedure, a ciphertext generation procedure, an index generation procedure, and a key.
  • a program to be executed by a computer as a generation procedure, a distribution procedure, and a registration procedure.
  • the registration program may be provided by being recorded on a computer-readable medium, may be provided by being stored in a recording medium, or may be provided as a program product.
  • the processor 201 is a device that executes a registration program.
  • the processor 201 is, for example, a CPU.
  • CPU Central Processing Unit
  • the memory 202 is a device that temporarily stores a registration program.
  • the memory 202 is, for example, RAM, flash memory, or a combination thereof.
  • RAM is an abbreviation for Random Access Memory.
  • the auxiliary storage device 203 is a device that stores a registration program in advance.
  • the auxiliary storage device 203 is, for example, an HDD, a flash memory, or a combination thereof. “HDD” is an abbreviation for Hard Disk Drive.
  • the input / output interface 204 is a port to which an input device and a display (not shown) are connected.
  • the input / output interface 204 is, for example, a USB terminal.
  • USB is an abbreviation for Universal Serial Bus.
  • the input device is a device operated by a registrant for inputting data to the registration program.
  • the input device is, for example, a mouse, a keyboard, a touch panel, or some or all of these.
  • the display is a device that displays data output from the registration program on a screen.
  • the display is, for example, an LCD.
  • LCD is an abbreviation for Liquid Crystal Display.
  • the communication device 205 includes a receiver that receives data input to the registration program and a transmitter that transmits data output from the registration program.
  • the communication device 205 is, for example, a communication chip or a NIC.
  • NIC is an abbreviation for Network Interface Card.
  • the registration program is loaded from the auxiliary storage device 203 into the memory 202, read from the memory 202 into the processor 201, and executed by the processor 201.
  • the auxiliary storage device 203 stores not only the registration program but also the OS. “OS” is an abbreviation for Operating System.
  • the processor 201 executes the registration program while executing the OS. Part or all of the registration program may be incorporated in the OS.
  • the registration program and the OS may be stored in advance in the memory 202. In that case, the auxiliary storage device 203 can be omitted.
  • the registration device 200 may include a plurality of processors that replace the processor 201.
  • the plurality of processors share the execution of the registration program.
  • Each processor is, for example, a CPU.
  • Data, information, signal values and variable values used, processed or output by the registration program are stored in the auxiliary storage device 203, the memory 202, or a register or cache memory in the processor 201.
  • the registration device 200 may be composed of one computer or a plurality of computers.
  • the functions of the input unit 210, the ciphertext generation unit 220, the index generation unit 230, the key generation unit 240, the distribution unit 250, and the registration unit 260 are included in each computer. It may be realized in a distributed manner.
  • search device 300 Referring to FIG. 3, the configuration of search device 300 according to the present embodiment will be described.
  • the search device 300 is a computer. Specifically, the search device 300 is a terminal such as a PC used by a searcher.
  • the search device 300 includes a processor 301 and other hardware such as a memory 302, an auxiliary storage device 303, an input / output interface 304, and a communication device 305.
  • the processor 301 is connected to other hardware via a signal line, and controls these other hardware.
  • the search device 300 includes an acquisition unit 310, an input unit 320, an encryption unit 330, a request unit 340, a decryption unit 350, and an output unit 360 as functional elements.
  • the functions of the acquisition unit 310, the input unit 320, the encryption unit 330, the request unit 340, the decryption unit 350, and the output unit 360 are realized by software. Specifically, the functions of the acquisition unit 310, the input unit 320, the encryption unit 330, the request unit 340, the decryption unit 350, and the output unit 360 are realized by a search program.
  • the search program includes procedures performed by the acquisition unit 310, the input unit 320, the encryption unit 330, the request unit 340, the decryption unit 350, and the output unit 360, respectively, an acquisition procedure, an input procedure, an encryption procedure, a request procedure, a decryption procedure, and A program to be executed by a computer as an output procedure.
  • the search program may be provided by being recorded on a computer-readable medium, may be provided by being stored in a recording medium, or may be provided as a program product.
  • the processor 301 is a device that executes a search program.
  • the processor 301 is a CPU, for example.
  • the memory 302 is a device that temporarily stores a search program.
  • the memory 302 is, for example, RAM, flash memory, or a combination thereof.
  • the auxiliary storage device 303 is a device that stores a search program in advance.
  • the auxiliary storage device 303 is, for example, an HDD, a flash memory, or a combination thereof.
  • the input / output interface 304 is a port to which an input device and a display (not shown) are connected.
  • the input / output interface 304 is, for example, a USB terminal.
  • the input device is a device operated by a searcher to input data to the search program.
  • the input device is, for example, a mouse, a keyboard, a touch panel, or some or all of these.
  • the display is a device that displays data output from the search program on a screen.
  • the display is, for example, an LCD.
  • the communication device 305 includes a receiver that receives data input to the search program and a transmitter that transmits data output from the search program.
  • the communication device 305 is, for example, a communication chip or a NIC.
  • the search program is loaded from the auxiliary storage device 303 into the memory 302, read from the memory 302 into the processor 301, and executed by the processor 301.
  • the auxiliary storage device 303 stores not only the search program but also the OS.
  • the processor 301 executes the search program while executing the OS. Note that a part or all of the search program may be incorporated in the OS.
  • the search program and the OS may be stored in the memory 302 in advance, and in this case, the auxiliary storage device 303 can be omitted.
  • the search device 300 may include a plurality of processors that replace the processor 301.
  • the plurality of processors share the execution of the search program.
  • Each processor is, for example, a CPU.
  • Data, information, signal values, and variable values used, processed, or output by the search program are stored in the auxiliary storage device 303, the memory 302, or a register or cache memory in the processor 301.
  • the search device 300 may be composed of one computer or a plurality of computers.
  • the functions of the acquisition unit 310, the input unit 320, the encryption unit 330, the request unit 340, the decryption unit 350, and the output unit 360 are distributed to each computer. It may be realized.
  • server apparatus 400 Referring to FIG. 4, the configuration of server apparatus 400 according to the present embodiment will be described.
  • the server device 400 is a computer. Specifically, the server device 400 is a cloud server.
  • the server device 400 includes a processor 401 and other hardware such as a memory 402, an auxiliary storage device 403, an input / output interface 404, and a communication device 405.
  • the processor 401 is connected to other hardware via a signal line, and controls these other hardware.
  • the server apparatus 400 includes a first reception unit 410, a management unit 420, a second reception unit 430, a search unit 440, and a transmission unit 450 as functional elements.
  • the functions of the first reception unit 410, the management unit 420, the second reception unit 430, the search unit 440, and the transmission unit 450 are realized by software. Specifically, the functions of the first reception unit 410, the management unit 420, the second reception unit 430, the search unit 440, and the transmission unit 450 are realized by a server program.
  • the server program sets the procedures performed by the first receiving unit 410, the managing unit 420, the second receiving unit 430, the searching unit 440, and the transmitting unit 450 as a first procedure, a management procedure, a second procedure, a searching procedure, and a transmitting procedure, respectively.
  • a program to be executed by a computer may be provided by being recorded on a computer-readable medium, may be provided by being stored in a recording medium, or may be provided as a program product.
  • the processor 401 is a device that executes a server program.
  • the processor 401 is, for example, a CPU.
  • the memory 402 is a device that temporarily stores a server program.
  • the memory 402 is, for example, RAM, flash memory, or a combination thereof.
  • the auxiliary storage device 403 is a device that stores a server program in advance.
  • the auxiliary storage device 403 is, for example, an HDD, a flash memory, or a combination thereof.
  • a database 460 is constructed in the auxiliary storage device 403.
  • a database 460 may be constructed in the memory 402.
  • the input / output interface 404 is a port to which an input device and a display (not shown) are connected.
  • the input / output interface 404 is, for example, a USB terminal.
  • the input device is a device operated by a server administrator for inputting data to the server program.
  • the input device is, for example, a mouse, a keyboard, a touch panel, or some or all of these.
  • the display is a device that displays data output from the server program on a screen.
  • the display is, for example, an LCD.
  • the communication device 405 includes a receiver that receives data input to the server program and a transmitter that transmits data output from the server program.
  • the communication device 405 is, for example, a communication chip or a NIC.
  • the server program is loaded from the auxiliary storage device 403 into the memory 402, read from the memory 402 into the processor 401, and executed by the processor 401.
  • the auxiliary storage device 403 stores not only the server program but also the OS.
  • the processor 401 executes the server program while executing the OS. A part or all of the server program may be incorporated in the OS.
  • the server program and the OS may be stored in advance in the memory 402. In that case, the auxiliary storage device 403 can be omitted.
  • the server apparatus 400 may include a plurality of processors that replace the processor 401.
  • the plurality of processors share the execution of the server program.
  • Each processor is, for example, a CPU.
  • Data, information, signal values and variable values used, processed or output by the server program are stored in the auxiliary storage device 403, the memory 402, or a register or cache memory in the processor 401.
  • the server apparatus 400 may be composed of a single computer or a plurality of computers.
  • the functions of the first reception unit 410, the management unit 420, the second reception unit 430, the search unit 440, and the transmission unit 450 are realized by being distributed to each computer. May be.
  • FIG. 5 shows an operation in which the registration apparatus 200 registers a plurality of ciphertexts and indexes in the server apparatus 400.
  • the input unit 210 receives a plurality of plaintext inputs. Specifically, the input unit 210 receives plaintexts D1, D2, D3,... Via the input / output interface 204. In the present embodiment, the input unit 210 also receives an input of attribute sets S1, S2,... Indicating which searcher is allowed access to each plaintext.
  • the ciphertext generation unit 220 generates a plurality of ciphertexts by encrypting a plurality of plaintexts input to the input unit 210 with an encryption key. Specifically, the ciphertext generation unit 220 encrypts the plaintext D1 with the encryption key EK1, and writes the data obtained by the encryption into the memory 202 as the ciphertext C1. The ciphertext generation unit 220 encrypts the plaintext D2 with the encryption key EK1, and writes the data obtained by the encryption into the memory 202 as the ciphertext C2. The ciphertext generation unit 220 encrypts the plaintext D3 with the encryption key EK2, and writes the data obtained by the encryption into the memory 202 as the ciphertext C3.
  • Each encryption key is stored in advance in the auxiliary storage device 203 or is appropriately input via the input / output interface 204. Which encryption key is used for encrypting which plaintext is specified in advance, or is specified when plaintext is input or when an encryption key is input. In the present embodiment, which encryption key is used for encryption of which plaintext is determined by the attribute set input in step S11.
  • the input unit 210 receives an input of a keyword corresponding to one or more plaintexts among a plurality of plaintexts input to the input unit 210. That is, the input unit 210 receives an input of a keyword corresponding to one or more ciphertexts among a plurality of ciphertexts input to the input unit 210. Specifically, the input unit 210 receives input of keywords W1, W2, W3,... Via the input / output interface 204.
  • the keyword W1 corresponds to the plain text D1. That is, the keyword W1 corresponds to the ciphertext C1.
  • the keyword W2 corresponds to the plaintext D1 and the plaintext D2.
  • the keyword W2 corresponds to the ciphertext C1 and the ciphertext C2.
  • the keyword W3 corresponds to the plain text D3. That is, the keyword W3 corresponds to the ciphertext C3.
  • Each keyword may be set manually for plain text, or may be automatically extracted from plain text.
  • the index generating unit 230 generates an encrypted keyword by encrypting the keyword input to the input unit 210 with the registration key. Specifically, the index generation unit 230 gives the hash value of the keyword W1 and a predetermined value g to the pairing function e, uses the value obtained from the pairing function e as a base, and sets the registration key SK1. The exponent, which is an exponent, is calculated, and the calculation result is written in the memory 202 as the encrypted keyword V1.
  • the index generation unit 230 gives the hash value of the keyword W2 and the value g to the pairing function e, calculates the power using the value obtained from the pairing function e as a base, and the registration key SK1 as an index, The calculation result is written in the memory 202 as the encrypted keyword V2.
  • the index generation unit 230 gives the hash value of the keyword W2 and the value g to the pairing function e, calculates the power with the value obtained from the pairing function e as the base, and the registration key SK2 as the index, The calculation result is written in the memory 202 as the encrypted keyword V3.
  • the index generation unit 230 gives the hash value of the keyword W3 and the value g to the pairing function e, calculates the power with the value obtained from the pairing function e as the base, and the registration key SK2 as the index, The calculation result is written in the memory 202 as the encrypted keyword V4.
  • Each registration key is paired with each encryption key, and is stored in advance in the auxiliary storage device 203 or inputted through the input / output interface 204 as in the case of each encryption key. Which registration key is used for encryption of which keyword is determined by which encryption key the plaintext corresponding to the keyword is encrypted.
  • FIG. 20 shows an example of data access authority information and the corresponding encryption key and registration key.
  • plaintext D1 and plaintext D2 correspond to attribute set S1
  • plaintext D3 corresponds to attribute set S2. That is, it is assumed that access to the plaintext D1 and plaintext D2 is permitted to the searcher Pa and searcher Pb belonging to the attribute set S1, and access to the plaintext D3 is permitted only to the searcher Pb belonging to the attribute set S2.
  • step S12 a pair of encryption key EK1 and registration key SK1, and a pair of encryption key EK2 and registration key SK2 are generated as a pair of encryption key and registration key corresponding to attribute set S1 and attribute set S2, respectively.
  • the pair of the encryption key EK1 and the registration key SK1 is stored in association with the attribute set S1.
  • the pair of the encryption key EK2 and the registration key SK2 is stored in association with the attribute set S2. If a pair of encryption key and registration key has already been registered using the same attribute set, the stored encryption key and registration key are read instead of generating the encryption key and registration key pair.
  • the index generation unit 230 generates an index including the encrypted keyword generated in step S14 and identification information for identifying one or more corresponding ciphertexts.
  • the index generation unit 230 includes a combination of the encrypted keyword V1 and the identifier of the plaintext D1 as one entry, and includes the encrypted keyword V2, the plaintext D1, and the plaintext D2.
  • An index is generated that includes the combination with the identifier as another entry.
  • the index generation unit 230 includes the combination of the encrypted keyword V3 and the plaintext D3 identifier as one entry, and the combination of the encrypted keyword V4 and the plaintext D3 identifier as another entry.
  • step S ⁇ b> 16 the registration unit 260 transmits the plurality of ciphertexts generated by the ciphertext generation unit 220 and the index generated by the index generation unit 230 to the server device 400. Specifically, as illustrated in FIG. 14, the registration unit 260 collectively transmits the ciphertext C1 and the ciphertext C2 and the index of FIG. 6 to the server device 400. The registration unit 260 collectively transmits the ciphertext C3 and the index of FIG. 7 to the server device 400.
  • FIG. 8 shows an operation in which the server apparatus 400 registers a plurality of ciphertexts and indexes in the database 460.
  • the first receiving unit 410 receives a plurality of ciphertexts and indexes transmitted from the registration device 200. Specifically, as illustrated in FIG. 14, the first reception unit 410 collectively receives the ciphertext C1 and the ciphertext C2 and the index illustrated in FIG. 6 from the registration device 200. The first receiving unit 410 receives the ciphertext C3 and the index of FIG.
  • step S ⁇ b> 22 the management unit 420 registers a plurality of ciphertexts and indexes received by the first reception unit 410 in the database 460. Specifically, as illustrated in FIG. 14, the management unit 420 collectively registers the ciphertext C1 and ciphertext C2 and the index illustrated in FIG. 6 in the database 461. The management unit 420 registers the ciphertext C3 and the index of FIG. 7 together in the database 461.
  • the database 460 is preferably divided into a ciphertext and index database 461 and a conversion key database 462, which will be described later, as in the present embodiment, but may be integrated into one.
  • FIG. 9 shows an operation in which the registration device 200 registers the conversion key in the server device 400 and distributes the search key to the search device 300.
  • step S31 the key generation unit 240 generates a conversion key used for agent re-encryption by the server device 400 from the registration key and the search key used for encryption by the search device 300. Specifically, the key generation unit 240 calculates a power that uses the value g described above as a base and uses a value obtained by dividing the registration key SK1 by the search key Ka as an index, and stores the calculation result in the memory 202 as the conversion key K1a. Write. The key generation unit 240 calculates a power with the value g as a base and a value obtained by dividing the registration key SK1 by the search key Kb as an index, and writes the calculation result in the memory 202 as the conversion key K1b.
  • the key generation unit 240 calculates the power with the value g as the base and the value obtained by dividing the registration key SK2 by the search key Kb as an index, and writes the calculation result in the memory 202 as the conversion key K2b.
  • Each search key is stored in advance in the auxiliary storage device 203 or is appropriately input via the input / output interface 204. Which search key is combined with which search key is specified in advance, or is specified when the registration key is input or when the search key is input. If a conversion key generated from a combination of a certain registration key and a certain search key is used, a keyword encrypted with the search key is converted into a keyword encrypted with the registration key without being decrypted. Can do. In the example of FIG.
  • the searcher Pa and the searcher Pb included in the attribute set S1 can search the index generated with the registration key SK1. Therefore, the corresponding conversion key K1a and conversion key K1b are generated so that the search key Ka scheduled to be distributed to the searcher Pa and the search key Kb scheduled to be distributed to the searcher Pb can be searched. Is done. Only the searcher Pb included in the attribute set S2 can search the index generated with the registration key SK2. Therefore, the conversion key K2b corresponding to the search key Kb is generated so that the searcher Pb can search using the search key Kb scheduled to be distributed.
  • step S ⁇ b> 32 the registration unit 260 transmits the conversion key generated by the key generation unit 240 to the server device 400. Specifically, the registration unit 260 transmits conversion keys K1a, K1b, K2b,... To the server apparatus 400 as shown in FIG.
  • step S33 the distribution unit 250 transmits the search key used for generating the conversion key by the key generation unit 240 to the search device 300.
  • the distribution unit 250 transmits the search key Ka to the search device 300a that is the search device 300 of the searcher Pa.
  • the distribution unit 250 transmits the search key Kb to the search device 300b that is the search device 300 of the searcher Pb.
  • An example of a search key distributed to a searcher is shown in FIG. In this example, the search key Ka is distributed to the searcher Pa, and the search key Kb is distributed to the searcher Pb. Thus, the search key is different for each searcher.
  • step S33 may be performed before the process of step S31.
  • FIG. 10 shows an operation in which the server apparatus 400 registers the conversion key in the database 460.
  • step S41 the first receiving unit 410 receives the conversion key transmitted from the registration device 200. Specifically, the first receiving unit 410 receives conversion keys K1a, K1b, K2b,... From the registration device 200 as shown in FIG.
  • step S42 the management unit 420 registers the conversion key received by the first reception unit 410 in the database 460. Specifically, the management unit 420 registers the conversion keys K1a, K1b, K2b,... In the database 462 as shown in FIG. As described above, in this embodiment, the database 460 is divided into the ciphertext and index database 461 and the conversion key database 462.
  • FIG. 11 shows an operation in which the search device 300 sends a search query to the server device 400 to request a search.
  • step S51 the acquisition unit 310 receives the search key transmitted from the registration device 200.
  • the acquisition unit 310 of the search device 300a receives the search key Ka from the registration device 200 as shown in FIG.
  • the acquisition unit 310 of the search device 300b receives the search key Kb from the registration device 200.
  • step S52 the input unit 320 receives an input of a keyword used for the search. Specifically, the input unit 320 receives an input of the keyword w via the input / output interface 304 or the communication device 305.
  • step S53 the encryption unit 330 encrypts the keyword input to the input unit 320 with the search key received by the acquisition unit 310 to generate a search query.
  • the encryption unit 330 of the search device 300a calculates a power with the hash value of the keyword w as the base and the search key Ka as an index, and writes the calculation result as the search query Q in the memory 302.
  • the encryption unit 330 of the search device 300b calculates a power with the hash value of the keyword w as the base and the search key Kb as an index, and writes the calculation result as the search query Q in the memory 302.
  • step S54 the request unit 340 transmits the search query generated by the encryption unit 330 to the server device 400 to request a search.
  • the request unit 340 of the search device 300a or the search device 300b transmits a search query Q to the server device 400 as shown in FIG.
  • FIG. 12 shows an operation in which the server apparatus 400 performs a search.
  • step S61 the second receiving unit 430 receives the search query transmitted from the search device 300. Specifically, as illustrated in FIG. 14, the second receiving unit 430 receives the search query Q from the search device 300a or the search device 300b.
  • step S62 the search unit 440 re-encrypts the search query received by the second receiving unit 430 with the conversion key registered by the management unit 420 to generate a re-encrypted keyword.
  • the search unit 440 converts the search query Q transmitted from the search device 300a or the search device 300b into conversion keys K1a, K1b, K2b,... Registered in the database 462.
  • the data obtained by the agent re-encryption is written in the memory 402 as the re-encryption keyword v.
  • the agent re-encryption is performed by giving the search query Q and the conversion key K1a to the pairing function e and calculating the hash value of the value obtained from the pairing function e.
  • the agent re-encryption is performed by giving the search query Q and the conversion key K1b to the pairing function e and calculating a hash value of a value obtained from the pairing function e.
  • the agent re-encryption is performed by giving the search query Q and the conversion key K2b to the pairing function e and calculating the hash value of the value obtained from the pairing function e.
  • step S63 the search unit 440 searches the index registered by the management unit 420 with the re-encrypted keyword generated in step S62. Specifically, as shown in FIG. 14, the search unit 440 extracts an entry including an encrypted keyword that matches the re-encrypted keyword v from the index of FIG. 6 registered in the database 461. The search unit 440 extracts an entry including an encrypted keyword that matches the re-encrypted keyword v from the index of FIG. 7 registered in the database 461.
  • step S64 is performed.
  • the re-encrypted keyword v matches the encrypted keyword V1
  • an entry including the encrypted keyword V1 is extracted as a search result from the index of FIG.
  • an entry including the encrypted keyword V2 is extracted as a search result from the index of FIG.
  • an entry including the encryption keyword V3 is extracted as a search result from the index of FIG.
  • an entry including the encryption keyword V4 is extracted as a search result from the index of FIG.
  • step S64 the search unit 440 acquires identification information from the index including the encrypted keyword obtained as a search result in step S63. Then, the search unit 440 extracts a ciphertext identified by the acquired identification information from a plurality of ciphertexts registered by the management unit 420. Specifically, as shown in FIG. 14, when the entry including the encrypted keyword V1 is extracted as a search result, the search unit 440 registers the identifier in the database 461 because the entry includes the plaintext D1 identifier. Extracted ciphertext C1 is extracted.
  • the search unit 440 extracts an entry including the encrypted keyword V2 as a search result, the plaintext D1 and the plaintext D2 identifier are included in the entry, and thus the ciphertext C1 and ciphertext registered in the database 461 are included. Extract C2.
  • the search unit 440 extracts the ciphertext C3 registered in the database 461 because the entry includes the identifier of the plaintext D3.
  • the search unit 440 extracts the ciphertext C3 registered in the database 461 because the entry includes the identifier of the plaintext D3.
  • the transmission unit 450 transmits the ciphertext extracted by the search unit 440 to the search device 300. Specifically, as illustrated in FIG. 14, when the keyword w matches the keyword W1, the transmission unit 450 extracts the ciphertext C1 as a search result for the search query Q transmitted from the search device 300a. Therefore, the ciphertext C1 is transmitted to the search device 300a. When the keyword w matches the keyword W2, the transmission unit 450 extracts the ciphertext C1 and the ciphertext C2 as search results for the search query Q transmitted from the search device 300a. The ciphertext C2 is transmitted to the search device 300a.
  • the transmission unit 450 does not transmit the ciphertext to the search device 300a because the ciphertext is not extracted as a search result for the search query Q transmitted from the search device 300a.
  • the transmission unit 450 extracts the ciphertext C1 as the search result for the search query Q transmitted from the search device 300b.
  • the transmission unit 450 extracts the ciphertext C1 and the ciphertext C2 as the search results for the search query Q transmitted from the search device 300b.
  • the ciphertext C2 is transmitted to the search device 300b.
  • the transmission unit 450 extracts the ciphertext C3 as a search result for the search query Q transmitted from the search device 300b. Send.
  • FIG. 13 shows an operation in which the search device 300 acquires a search result.
  • the request unit 340 receives the ciphertext transmitted from the server device 400. Specifically, the request unit 340 of the search device 300a or the search device 300b receives the ciphertext C1 from the server device 400 when the keyword w matches the keyword W1. When the keyword w matches the keyword W2, the request unit 340 of the search device 300a or the search device 300b receives the ciphertext C1 and the ciphertext C2 from the server device 400. When the keyword w matches the keyword W3, the request unit 340 of the search device 300b receives the ciphertext C3 from the server device 400.
  • step S72 the decryption unit 350 decrypts the ciphertext received by the request unit 340 with the encryption key. Specifically, if the ciphertext C1 has been received in step S71, the decryption unit 350 of the search device 300a or the search device 300b decrypts the ciphertext C1 with the encryption key EK1, and converts the data obtained by the decryption into plaintext. Write to the memory 302 as D1. If the ciphertext C2 is received in step S71, the decryption unit 350 of the search device 300a or the search device 300b decrypts the ciphertext C2 with the encryption key EK1, and stores the data obtained by the decryption in the memory 302 as the plaintext D2. Write.
  • the decryption unit 350 of the search device 300b decrypts the ciphertext C3 with the encryption key EK2, and writes the data obtained by the decryption to the memory 302 as the plaintext D3.
  • Each encryption key is stored in advance in the auxiliary storage device 303 or is appropriately input via the input / output interface 304 or the communication device 305.
  • the encryption key generated in step S12 is distributed to the corresponding searcher after step S12. In the example of FIG. 20, the encryption key EK1 is sent to the searcher Pa and the searcher Pb, and the encryption key EK2 is sent only to the searcher Pb.
  • the encryption key EK1 is transmitted from the registration device 200 to the search device 300a and the search device 300b, and the encryption key EK2 is transmitted from the registration device 200 only to the search device 300b.
  • the encryption key EK1 transmitted from the registration device 200 is received by the search device 300a and the search device 300b before step S72.
  • the encryption key EK2 transmitted from the registration device 200 is received by the search device 300b before step S72.
  • step S73 the output unit 360 outputs the plain text obtained by the decryption unit 350. Specifically, if the plaintext D1 is obtained in step S72, the output unit 360 of the search device 300a or the search device 300b displays the plaintext D1 on the screen or outputs it to a file via the input / output interface 204. To do. If the plaintext D2 is obtained in step S72, the output unit 360 of the search device 300a or the search device 300b displays the plaintext D2 on the screen or outputs it to a file via the input / output interface 204. If the plaintext D3 is obtained in step S72, the output unit 360 of the search device 300b displays the plaintext D3 on the screen or outputs it to a file via the input / output interface 204.
  • step S14 and step S15 the index generation unit 230 of the registration device 200 performs first conversion processing and second conversion processing on the result data obtained by encrypting the keyword input to the input unit 210 with the registration key.
  • the index generation unit 230 uses the first conversion data obtained by executing the first conversion process as an encryption keyword.
  • the index generation unit 230 encodes the second conversion data obtained by executing the second conversion process with a ciphertext identifier to generate identification information.
  • the ciphertext identifier is data that uniquely represents a combination of ciphertexts corresponding to the keywords input to the input unit 210.
  • the first conversion process is a process of concatenating the first value to the result data and calculating the hash value of the data obtained by concatenating the first value as the first conversion data.
  • the second conversion process is a process of connecting a second value different from the first value to the result data and calculating a hash value of data obtained by connecting the second values as the second conversion data.
  • the first conversion process is a process of converting the result data into first conversion data that is a hash value using a first hash function.
  • the second conversion process is a process of converting the result data into second conversion data that is a hash value by a second hash function different from the first hash function.
  • the encoding of the second conversion data is performed by calculating the exclusive OR of the second conversion data and the ciphertext identifier as identification information.
  • Each of G1, G2, and GT has a large prime number p as an order.
  • H1 and H2 are the following functions.
  • H1 ⁇ 0,1 ⁇ * ⁇
  • the plaintext D1, the plaintext D3, and the plaintext D5 correspond to the keyword W1. (1,0,1,0,1,0,0,0,0,0) It is expressed.
  • the plaintext D2 and the plaintext D3 correspond to the keyword WL. (0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0) It is expressed. That is, the order of each vector corresponds to the plaintext identifier to be hit, and when the plaintext D1, plaintext D3, and plaintext D5 identifiers are hit, the first, third, and fifth components of the vector are 1, All other components are zero.
  • ind_S ⁇ (W1, (1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0)), ..., (WL, (0, 1, 1, 0, 0, 0,0,0,0)) ⁇ is configured. 4).
  • t ⁇ i, 0 ⁇ and t ⁇ i, 1 ⁇ are calculated using the pairing function e and the hash functions H1 and H2.
  • t ⁇ i, 0 ⁇ H2 (e (H1 (Wi), gsk_S )
  • t ⁇ i, 1 ⁇ H2 (e (H1 (Wi), gsk_S )
  • the calculation of t ⁇ i, 0 ⁇ corresponds to the first conversion process.
  • the calculation of t ⁇ i, 1 ⁇ corresponds to the second conversion process.
  • the first value is 0 and the second value is 1.
  • the hash function H1 and the hash function H2 may be the same function. 5).
  • step S62 to step S64 the search unit 440 of the server apparatus 400 separately performs the first conversion process and the second conversion process on the result data obtained by re-encrypting the search query transmitted from the search apparatus 300.
  • the search unit 440 uses the first conversion data obtained by executing the first conversion process as a re-encryption keyword. If an encrypted keyword is obtained as a search result, the search unit 440 obtains a ciphertext identifier by decrypting the second conversion data obtained by executing the second conversion process with the identification information. Then, the search unit 440 extracts a ciphertext included in the combination represented by the acquired ciphertext identifier from the plurality of ciphertexts registered by the management unit 420.
  • the first conversion process is a process of connecting the first value to the result data and calculating the hash value of the data obtained by connecting the first value as the first conversion data.
  • the second conversion process is a process of connecting a second value different from the first value to the result data and calculating a hash value of data obtained by connecting the second values as the second conversion data.
  • the decryption of the second conversion data is performed by calculating the exclusive OR of the second conversion data and the identification information as a ciphertext identifier.
  • the specific index search procedure is as follows. 1.
  • t0 H2 (e (q_U, ck_U)
  • 1) H2 (e (H1 (w), gsk_S )
  • t1 H2 (e (q_U, ck_U)
  • 1) H2 (e (H1 (w), gsk_S )
  • ID 0 (empty set). If there is, an exclusive logical sum of a value representing t1 and a value is calculated for (key, value) and the value corresponding to the key, and an identifier corresponding to the part where the component is 1 Are included in the ID and the ID is output.
  • a secret search technique based on a common key encryption using a public key encryption technique and a plurality of secret keys.
  • public key encryption technology proxy re-encryption technology by pairing is used.
  • agent re-encryption technique if a certain conversion key is used, the data encrypted by the searcher can be converted into the data encrypted by the registrant without decrypting the data.
  • index type data is generated instead of tag type at the time of data registration, and an index type search query is generated at the time of data search. Therefore, efficiency is good.
  • the same encrypted keywords are collectively registered in the index at the time of data registration, and high security can be achieved by applying an existing secure index construction method. For example, it is possible to apply a technique of adding a dummy to the index or encrypting and hiding hit data names.
  • an index system with a flexible search function such as a partial match search can be configured.
  • the functions of the input unit 210, ciphertext generation unit 220, index generation unit 230, key generation unit 240, distribution unit 250, and registration unit 260 of the registration apparatus 200 are realized by software.
  • the functions of the input unit 210, the ciphertext generation unit 220, the index generation unit 230, the key generation unit 240, the distribution unit 250, and the registration unit 260 may be realized by hardware.
  • the difference with this Embodiment is mainly demonstrated.
  • the registration device 200 includes hardware such as an electronic circuit 209, an auxiliary storage device 203, an input / output interface 204, and a communication device 205.
  • the electronic circuit 209 is dedicated hardware that realizes the functions of the input unit 210, the ciphertext generation unit 220, the index generation unit 230, the key generation unit 240, the distribution unit 250, and the registration unit 260.
  • the electronic circuit 209 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, a logic IC, a GA, an FPGA, an ASIC, or some or all of these.
  • IC is an abbreviation for Integrated Circuit.
  • GA is an abbreviation for Gate Array.
  • FPGA is an abbreviation for Field-Programmable Gate Array.
  • ASIC is an abbreviation for Application Specific Integrated Circuit.
  • the registration device 200 may include a plurality of electronic circuits that replace the electronic circuit 209.
  • the plurality of electronic circuits as a whole realize the functions of the input unit 210, the ciphertext generation unit 220, the index generation unit 230, the key generation unit 240, the distribution unit 250, and the registration unit 260.
  • Each electronic circuit is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, a logic IC, a GA, an FPGA, an ASIC, or some or all of these combinations .
  • the functions of the input unit 210, the ciphertext generation unit 220, the index generation unit 230, the key generation unit 240, the distribution unit 250, and the registration unit 260 may be realized by a combination of software and hardware. That is, some of the functions of the input unit 210, the ciphertext generation unit 220, the index generation unit 230, the key generation unit 240, the distribution unit 250, and the registration unit 260 are realized by dedicated hardware, and the rest are realized by software. Also good.
  • Both the processor 201 and the electronic circuit 209 are processing circuits. That is, regardless of the configuration of the registration apparatus 200 shown in FIGS. 2 and 17, the input unit 210, the ciphertext generation unit 220, the index generation unit 230, the key generation unit 240, the distribution unit 250, and the registration unit
  • the operation 260 is performed by a processing circuit.
  • the functions of the acquisition unit 310, the input unit 320, the encryption unit 330, the request unit 340, the decryption unit 350, and the output unit 360 of the search device 300 are realized by software.
  • the functions of 310, input unit 320, encryption unit 330, request unit 340, decryption unit 350, and output unit 360 may be realized by hardware.
  • the difference with this Embodiment is mainly demonstrated.
  • search device 300 Referring to FIG. 18, the configuration of search device 300 according to a modification of the present embodiment will be described.
  • the search device 300 includes hardware such as an electronic circuit 309, an auxiliary storage device 303, an input / output interface 304, and a communication device 305.
  • the electronic circuit 309 is dedicated hardware for realizing the functions of the acquisition unit 310, the input unit 320, the encryption unit 330, the request unit 340, the decryption unit 350, and the output unit 360.
  • the electronic circuit 309 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, a logic IC, a GA, an FPGA, an ASIC, or some or all of these.
  • the search device 300 may include a plurality of electronic circuits that replace the electronic circuit 309.
  • the plurality of electronic circuits as a whole realize the functions of the acquisition unit 310, the input unit 320, the encryption unit 330, the request unit 340, the decryption unit 350, and the output unit 360.
  • Each electronic circuit is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, a logic IC, a GA, an FPGA, an ASIC, or some or all of these combinations .
  • the functions of the acquisition unit 310, the input unit 320, the encryption unit 330, the request unit 340, the decryption unit 350, and the output unit 360 may be realized by a combination of software and hardware. That is, some of the functions of the acquisition unit 310, the input unit 320, the encryption unit 330, the request unit 340, the decryption unit 350, and the output unit 360 may be realized by dedicated hardware, and the rest may be realized by software.
  • Both the processor 301 and the electronic circuit 309 are processing circuits. That is, regardless of the configuration of the search device 300 shown in FIGS. 3 and 18, the operations of the acquisition unit 310, input unit 320, encryption unit 330, request unit 340, decryption unit 350, and output unit 360 Is performed by a processing circuit.
  • first reception unit 410, management unit 420, second reception unit 430, search unit 440, and transmission unit 450 of server device 400 are realized by software.
  • Functions of unit 410, management unit 420, second reception unit 430, search unit 440, and transmission unit 450 may be realized by hardware.
  • this modification the difference with this Embodiment is mainly demonstrated.
  • server apparatus 400 Referring to FIG. 19, the configuration of server apparatus 400 according to a modification of the present embodiment will be described.
  • the server device 400 includes hardware such as an electronic circuit 409, an auxiliary storage device 403, an input / output interface 404, and a communication device 405.
  • the electronic circuit 409 is dedicated hardware for realizing the functions of the first reception unit 410, the management unit 420, the second reception unit 430, the search unit 440, and the transmission unit 450.
  • the electronic circuit 409 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, a logic IC, a GA, an FPGA, an ASIC, or some or all of these.
  • the server device 400 may include a plurality of electronic circuits that replace the electronic circuit 409.
  • the plurality of electronic circuits as a whole realize the functions of the first reception unit 410, the management unit 420, the second reception unit 430, the search unit 440, and the transmission unit 450.
  • Each electronic circuit is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, a logic IC, a GA, an FPGA, an ASIC, or some or all of these combinations .
  • the functions of the first reception unit 410, the management unit 420, the second reception unit 430, the search unit 440, and the transmission unit 450 may be realized by a combination of software and hardware. That is, some of the functions of the first reception unit 410, the management unit 420, the second reception unit 430, the search unit 440, and the transmission unit 450 may be realized by dedicated hardware, and the rest may be realized by software.
  • the processor 401 and the electronic circuit 409 are both processing circuits. That is, regardless of the configuration of the server device 400 shown in FIGS. 4 and 19, the operations of the first receiving unit 410, the management unit 420, the second receiving unit 430, the search unit 440, and the transmitting unit 450 are the same. Is performed by a processing circuit.
  • 100 secret search system 101 network, 200 registration device, 201 processor, 202 memory, 203 auxiliary storage device, 204 input / output interface, 205 communication device, 209 electronic circuit, 210 input unit, 220 ciphertext generation unit, 230 index generation unit , 240 key generation unit, 250 distribution unit, 260 registration unit, 300 search device, 300a search device, 300b search device, 301 processor, 302 memory, 303 auxiliary storage device, 304 input / output interface, 305 communication device, 309 electronic circuit, 310 acquisition unit, 320 input unit, 330 encryption unit, 340 request unit, 350 decryption unit, 360 output unit, 400 server device, 401 processor, 402 memory, 403 auxiliary storage device, 404 Output interface, 405 communication device, 409 an electronic circuit, the first receiving section 410, 420 control section, 430 a second reception unit, 440 the search unit, 450 transmission unit, 460 database, 461 database, 462 database.

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Abstract

登録装置（２００）は、キーワードを登録鍵で暗号化して暗号化キーワードを生成し、暗号化キーワードと、対応する暗号文を識別する識別情報とを含む索引を生成し、登録鍵と検索鍵とから、変換鍵を生成し、複数の暗号文と索引と変換鍵とをサーバ装置（４００）に登録する。検索装置（３００）は、キーワードを暗号化して検索クエリを生成し、検索クエリをサーバ装置（４００）に送信する。サーバ装置（４００）は、検索クエリを登録した変換鍵で再暗号化して再暗号化キーワードを生成し、登録した索引を再暗号化キーワードで検索し、検索結果として暗号化キーワードが得られれば、索引から識別情報を取得し、登録した複数の暗号文の中から、識別情報によって識別される暗号文を抽出し、抽出した暗号文を検索装置（３００）に送信する。

Description

登録装置、サーバ装置、秘匿検索システム、秘匿検索方法、登録プログラムおよびサーバプログラム
　本発明は、登録装置、サーバ装置、秘匿検索システム、秘匿検索方法、登録プログラムおよびサーバプログラムに関するものである。
　特許文献１、特許文献２および特許文献３には、秘匿検索に関する技術が開示されている。
　秘匿検索は、検索可能暗号とも呼ばれる。秘匿検索は、暗号化したままデータを検索できる暗号技術である。実際には、暗号化データそのものは検索されない。検索対象のデータから関連するキーワードが事前に抽出され、そのキーワードが検索できる特殊な暗号技術を使って暗号化される。そして、その暗号化キーワードに対して検索クエリで検索が行われる。検索クエリとは、暗号化された検索用のキーワードのことである。
　秘匿検索には、共通鍵方式と公開鍵方式とがある。共通鍵方式では、共通鍵暗号技術が利用され、登録者および検索者が限定される。公開鍵方式では、公開鍵暗号技術が利用され、検索者は限定されるが、登録者は限定されない。登録者は暗号化データを登録するユーザであり、検索者は暗号化データを検索するユーザである。
　秘匿検索には、タグ型と索引型とがある。タグ型では、暗号文であるデータに検索できる暗号化キーワードが付加される。１つの暗号文に複数のキーワードが紐付くため、検索が低速になる。索引型では、暗号化キーワードごとに、暗号文であるデータが関連付けられる。１つのキーワードに複数の暗号文が紐付くため、検索が高速になる。
　近年、秘匿検索は、クラウドサービスにおいてサーバ管理者による盗聴から機密情報を守るためのセキュリティ技術として注目されている。様々なサービスに適用するために、高速に検索ができ、かつ、アクセス制御ができる秘匿検索技術が求められている。
　共通鍵方式では、通常、高速な秘匿検索ができるが、アクセス制御ができない。公開鍵方式では、通常、アクセス制御ができるが、高速な秘匿検索ができない。
　共通鍵方式では、通常、登録者と検索者とが互いに同じ秘密情報を共有する。非特許文献１には、秘密情報の共有コストと秘密情報の漏洩時の影響度とを下げるため、登録者と検索者とが同じ秘密情報を共有しない共通鍵方式が開示されている。
　非特許文献１には、マルチユーザ型共有鍵方式がさらに開示されている。マルチユーザ型共有鍵方式では、検索が許可されるユーザと検索が許可されないユーザとを設定することができる。つまり、マルチユーザ型共有鍵方式では、互いに異なる秘密情報を持っている複数のユーザが同じキーワードで検索した場合に、あるユーザの検索ではヒットするが、別のユーザの検索ではヒットしない暗号化データを生成することが可能である。
特開２０１０－０６１１０３号公報 特開２０１６－０１２８９７号公報 特開２０１７－０３７１８０号公報
Ｒ．　Ａ．　Ｐｏｐａ，　Ｎ．　Ｚｅｌｄｏｖｉｃｈ，　"Ｍｕｌｔｉ－Ｋｅｙ　Ｓｅａｒｃｈａｂｌｅ　Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ"，　ＩＡＣＲ　Ｃｒｙｐｔｏｌｏｇｙ　ｅＰｒｉｎｔ　Ａｒｃｈｉｖｅ：　Ｒｅｐｏｒｔ　２０１３／５０８
　非特許文献１に記載の技術では、複数の鍵を使ってアクセス制御を達成しているが、方式がタグ型のため、共通鍵ベースとはいえ効率が悪い。
　特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載の技術では、信頼できる第三者を使ってアクセス制御を達成しているが、信頼できる第三者の存在の許容はユースケースに強く依存するため、汎用性が低い。
　本発明は、アクセス制御ができる秘匿検索の高速化および汎用性の向上を目的とする。
　本発明の一態様に係る登録装置は、
　複数の暗号文のうち１つ以上の暗号文に対応するキーワードを登録鍵で暗号化して暗号化キーワードを生成し、生成した暗号化キーワードと、前記１つ以上の暗号文を識別する識別情報とを含む索引を生成する索引生成部と、
　前記登録鍵と、検索に用いるキーワードを暗号化して検索クエリを生成する検索装置により暗号化に用いられる検索鍵とから、前記検索クエリを再暗号化して再暗号化キーワードを生成し前記索引を前記再暗号化キーワードで検索するサーバ装置により代理人再暗号化に用いられる変換鍵を生成する鍵生成部と、
　前記複数の暗号文と、前記索引生成部により生成された索引と、前記鍵生成部により生成された変換鍵とを前記サーバ装置に送信する登録部と
を備える。
　本発明の一態様に係るサーバ装置は、
　複数の暗号文と、１つ以上の暗号文に対応するキーワードを登録鍵で暗号化して暗号化キーワードを生成する登録装置が生成した、前記暗号化キーワードと前記１つ以上の暗号文を識別する識別情報とを含む索引と、前記登録装置が前記登録鍵と検索に用いるキーワードを暗号化して検索クエリを生成する検索装置により暗号化に用いられる検索鍵とから生成した、代理人再暗号化に用いられる変換鍵とを受信する第１受信部と、
　前記第１受信部により受信された複数の暗号文と索引と変換鍵とをデータベースに登録する管理部と、
　前記検索クエリを受信する第２受信部と、
　前記第２受信部により受信された検索クエリを前記管理部により登録された変換鍵で再暗号化して再暗号化キーワードを生成し、前記管理部により登録された索引を前記再暗号化キーワードで検索し、検索結果として前記暗号化キーワードが得られれば、前記索引から前記識別情報を取得し、前記管理部により登録された複数の暗号文の中から、前記識別情報によって識別される暗号文を抽出する検索部と、
　前記検索部により抽出された暗号文を前記検索装置に送信する送信部と
を備える。
　本発明では、複数の鍵を使ってアクセス制御を達成しながら、方式に索引型を適用しているため、秘匿検索の高速化を達成できる。また、共通鍵ベース索引方式のほとんどを適用できるため、汎用性が高い。
実施の形態１に係る秘匿検索システムの構成を示すブロック図。 実施の形態１に係る登録装置の構成を示すブロック図。 実施の形態１に係る検索装置の構成を示すブロック図。 実施の形態１に係るサーバ装置の構成を示すブロック図。 実施の形態１に係る登録装置の動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係る索引の例を示す表。 実施の形態１に係る索引の例を示す表。 実施の形態１に係るサーバ装置の動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係る登録装置の動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係るサーバ装置の動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係る検索装置の動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係るサーバ装置の動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係る検索装置の動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係る秘匿検索システムのデータの流れを示す図。 実施の形態１に係る索引の例を示す表。 実施の形態１に係る索引の例を示す表。 実施の形態１に係る登録装置の構成を示すブロック図。 実施の形態１に係る検索装置の構成を示すブロック図。 実施の形態１に係るサーバ装置の構成を示すブロック図。 実施の形態１に係る、データのアクセス権限情報と、対応する暗号鍵および登録鍵との例を示す表。 実施の形態１に係る、検索者に配布される検索鍵の例を示す表。
　以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、以下に説明する実施の形態は、部分的に実施されても構わない。
　実施の形態１．
　本実施の形態について、図１から図１６を用いて説明する。
　＊＊＊構成の説明＊＊＊
　図１を参照して、本実施の形態に係る秘匿検索システム１００の構成を説明する。
　秘匿検索システム１００は、登録装置２００と、検索装置３００と、サーバ装置４００とを備える。
　秘匿検索システム１００の各装置は、インターネット等のネットワーク１０１を介して互いに通信を行う。
　図２を参照して、本実施の形態に係る登録装置２００の構成を説明する。
　登録装置２００は、コンピュータである。登録装置２００は、具体的には、登録者によって利用されるＰＣ等の端末である。「ＰＣ」は、Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒの略語である。登録装置２００は、プロセッサ２０１を備えるとともに、メモリ２０２、補助記憶装置２０３、入出力インタフェース２０４および通信装置２０５といった他のハードウェアを備える。プロセッサ２０１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
　登録装置２００は、機能要素として、入力部２１０と、暗号文生成部２２０と、索引生成部２３０と、鍵生成部２４０と、配布部２５０と、登録部２６０とを備える。入力部２１０、暗号文生成部２２０、索引生成部２３０、鍵生成部２４０、配布部２５０および登録部２６０の機能は、ソフトウェアにより実現される。具体的には、入力部２１０、暗号文生成部２２０、索引生成部２３０、鍵生成部２４０、配布部２５０および登録部２６０の機能は、登録プログラムにより実現される。登録プログラムは、入力部２１０、暗号文生成部２２０、索引生成部２３０、鍵生成部２４０、配布部２５０および登録部２６０により行われる手順をそれぞれ入力手順、暗号文生成手順、索引生成手順、鍵生成手順、配布手順および登録手順としてコンピュータに実行させるプログラムである。登録プログラムは、コンピュータ読取可能な媒体に記録されて提供されてもよいし、記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
　プロセッサ２０１は、登録プログラムを実行する装置である。プロセッサ２０１は、例えば、ＣＰＵである。「ＣＰＵ」は、Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔの略語である。
　メモリ２０２は、登録プログラムを一時的に記憶する装置である。メモリ２０２は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリまたはこれらの組み合わせである。「ＲＡＭ」は、Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙの略語である。
　補助記憶装置２０３は、登録プログラムをあらかじめ記憶する装置である。補助記憶装置２０３は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリまたはこれらの組み合わせである。「ＨＤＤ」は、Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅの略語である。
　入出力インタフェース２０４は、図示していない入力機器およびディスプレイが接続されるポートである。入出力インタフェース２０４は、例えば、ＵＳＢ端子である。「ＵＳＢ」は、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓの略語である。入力機器は、登録プログラムへのデータの入力のために登録者により操作される機器である。入力機器は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、または、これらのうちいくつか、もしくは、すべての組み合わせである。ディスプレイは、登録プログラムから出力されるデータを画面に表示する機器である。ディスプレイは、例えば、ＬＣＤである。「ＬＣＤ」は、Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙの略語である。
　通信装置２０５は、登録プログラムに入力されるデータを受信するレシーバと、登録プログラムから出力されるデータを送信するトランスミッタとを備える。通信装置２０５は、例えば、通信チップまたはＮＩＣである。「ＮＩＣ」は、Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｃａｒｄの略語である。
　登録プログラムは、補助記憶装置２０３からメモリ２０２にロードされ、メモリ２０２からプロセッサ２０１に読み込まれ、プロセッサ２０１によって実行される。補助記憶装置２０３には、登録プログラムだけでなく、ＯＳも記憶されている。「ＯＳ」は、Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍの略語である。プロセッサ２０１は、ＯＳを実行しながら、登録プログラムを実行する。なお、登録プログラムの一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。登録プログラムおよびＯＳは、メモリ２０２にあらかじめ記憶されていてもよく、その場合、補助記憶装置２０３を省略することができる。
　登録装置２００は、プロセッサ２０１を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、登録プログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、例えば、ＣＰＵである。
　登録プログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、補助記憶装置２０３、メモリ２０２、または、プロセッサ２０１内のレジスタまたはキャッシュメモリに記憶される。
　登録装置２００は、１台のコンピュータで構成されていてもよいし、複数台のコンピュータで構成されていてもよい。登録装置２００が複数台のコンピュータで構成されている場合は、入力部２１０、暗号文生成部２２０、索引生成部２３０、鍵生成部２４０、配布部２５０および登録部２６０の機能が、各コンピュータに分散されて実現されてもよい。
　図３を参照して、本実施の形態に係る検索装置３００の構成を説明する。
　検索装置３００は、コンピュータである。検索装置３００は、具体的には、検索者によって利用されるＰＣ等の端末である。検索装置３００は、プロセッサ３０１を備えるとともに、メモリ３０２、補助記憶装置３０３、入出力インタフェース３０４および通信装置３０５といった他のハードウェアを備える。プロセッサ３０１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
　検索装置３００は、機能要素として、取得部３１０と、入力部３２０と、暗号化部３３０と、要求部３４０と、復号部３５０と、出力部３６０とを備える。取得部３１０、入力部３２０、暗号化部３３０、要求部３４０、復号部３５０および出力部３６０の機能は、ソフトウェアにより実現される。具体的には、取得部３１０、入力部３２０、暗号化部３３０、要求部３４０、復号部３５０および出力部３６０の機能は、検索プログラムにより実現される。検索プログラムは、取得部３１０、入力部３２０、暗号化部３３０、要求部３４０、復号部３５０および出力部３６０により行われる手順をそれぞれ取得手順、入力手順、暗号化手順、要求手順、復号手順および出力手順としてコンピュータに実行させるプログラムである。検索プログラムは、コンピュータ読取可能な媒体に記録されて提供されてもよいし、記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
　プロセッサ３０１は、検索プログラムを実行する装置である。プロセッサ３０１は、例えば、ＣＰＵである。
　メモリ３０２は、検索プログラムを一時的に記憶する装置である。メモリ３０２は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリまたはこれらの組み合わせである。
　補助記憶装置３０３は、検索プログラムをあらかじめ記憶する装置である。補助記憶装置３０３は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリまたはこれらの組み合わせである。
　入出力インタフェース３０４は、図示していない入力機器およびディスプレイが接続されるポートである。入出力インタフェース３０４は、例えば、ＵＳＢ端子である。入力機器は、検索プログラムへのデータの入力のために検索者により操作される機器である。入力機器は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、または、これらのうちいくつか、もしくは、すべての組み合わせである。ディスプレイは、検索プログラムから出力されるデータを画面に表示する機器である。ディスプレイは、例えば、ＬＣＤである。
　通信装置３０５は、検索プログラムに入力されるデータを受信するレシーバと、検索プログラムから出力されるデータを送信するトランスミッタとを備える。通信装置３０５は、例えば、通信チップまたはＮＩＣである。
　検索プログラムは、補助記憶装置３０３からメモリ３０２にロードされ、メモリ３０２からプロセッサ３０１に読み込まれ、プロセッサ３０１によって実行される。補助記憶装置３０３には、検索プログラムだけでなく、ＯＳも記憶されている。プロセッサ３０１は、ＯＳを実行しながら、検索プログラムを実行する。なお、検索プログラムの一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。検索プログラムおよびＯＳは、メモリ３０２にあらかじめ記憶されていてもよく、その場合、補助記憶装置３０３を省略することができる。
　検索装置３００は、プロセッサ３０１を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、検索プログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、例えば、ＣＰＵである。
　検索プログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、補助記憶装置３０３、メモリ３０２、または、プロセッサ３０１内のレジスタまたはキャッシュメモリに記憶される。
　検索装置３００は、１台のコンピュータで構成されていてもよいし、複数台のコンピュータで構成されていてもよい。検索装置３００が複数台のコンピュータで構成されている場合は、取得部３１０、入力部３２０、暗号化部３３０、要求部３４０、復号部３５０および出力部３６０の機能が、各コンピュータに分散されて実現されてもよい。
　図４を参照して、本実施の形態に係るサーバ装置４００の構成を説明する。
　サーバ装置４００は、コンピュータである。サーバ装置４００は、具体的には、クラウドサーバである。サーバ装置４００は、プロセッサ４０１を備えるとともに、メモリ４０２、補助記憶装置４０３、入出力インタフェース４０４および通信装置４０５といった他のハードウェアを備える。プロセッサ４０１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
　サーバ装置４００は、機能要素として、第１受信部４１０と、管理部４２０と、第２受信部４３０と、検索部４４０と、送信部４５０とを備える。第１受信部４１０、管理部４２０、第２受信部４３０、検索部４４０および送信部４５０の機能は、ソフトウェアにより実現される。具体的には、第１受信部４１０、管理部４２０、第２受信部４３０、検索部４４０および送信部４５０の機能は、サーバプログラムにより実現される。サーバプログラムは、第１受信部４１０、管理部４２０、第２受信部４３０、検索部４４０および送信部４５０により行われる手順をそれぞれ第１手順、管理手順、第２手順、検索手順および送信手順としてコンピュータに実行させるプログラムである。サーバプログラムは、コンピュータ読取可能な媒体に記録されて提供されてもよいし、記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
　プロセッサ４０１は、サーバプログラムを実行する装置である。プロセッサ４０１は、例えば、ＣＰＵである。
　メモリ４０２は、サーバプログラムを一時的に記憶する装置である。メモリ４０２は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリまたはこれらの組み合わせである。
　補助記憶装置４０３は、サーバプログラムをあらかじめ記憶する装置である。補助記憶装置４０３は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリまたはこれらの組み合わせである。
　補助記憶装置４０３には、データベース４６０が構築される。なお、メモリ４０２にデータベース４６０が構築されていてもよい。
　入出力インタフェース４０４は、図示していない入力機器およびディスプレイが接続されるポートである。入出力インタフェース４０４は、例えば、ＵＳＢ端子である。入力機器は、サーバプログラムへのデータの入力のためにサーバ管理者により操作される機器である。入力機器は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、または、これらのうちいくつか、もしくは、すべての組み合わせである。ディスプレイは、サーバプログラムから出力されるデータを画面に表示する機器である。ディスプレイは、例えば、ＬＣＤである。
　通信装置４０５は、サーバプログラムに入力されるデータを受信するレシーバと、サーバプログラムから出力されるデータを送信するトランスミッタとを備える。通信装置４０５は、例えば、通信チップまたはＮＩＣである。
　サーバプログラムは、補助記憶装置４０３からメモリ４０２にロードされ、メモリ４０２からプロセッサ４０１に読み込まれ、プロセッサ４０１によって実行される。補助記憶装置４０３には、サーバプログラムだけでなく、ＯＳも記憶されている。プロセッサ４０１は、ＯＳを実行しながら、サーバプログラムを実行する。なお、サーバプログラムの一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。サーバプログラムおよびＯＳは、メモリ４０２にあらかじめ記憶されていてもよく、その場合、補助記憶装置４０３を省略することができる。
　サーバ装置４００は、プロセッサ４０１を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、サーバプログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、例えば、ＣＰＵである。
　サーバプログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、補助記憶装置４０３、メモリ４０２、または、プロセッサ４０１内のレジスタまたはキャッシュメモリに記憶される。
　サーバ装置４００は、１台のコンピュータで構成されていてもよいし、複数台のコンピュータで構成されていてもよい。サーバ装置４００が複数台のコンピュータで構成されている場合は、第１受信部４１０、管理部４２０、第２受信部４３０、検索部４４０および送信部４５０の機能が、各コンピュータに分散されて実現されてもよい。
　＊＊＊動作の説明＊＊＊
　図５から図１４を参照して、本実施の形態に係る秘匿検索システム１００の動作を説明する。秘匿検索システム１００の動作は、本実施の形態に係る秘匿検索方法に相当する。
　図５は、登録装置２００が複数の暗号文と索引とをサーバ装置４００に登録する動作を示している。
　ステップＳ１１において、入力部２１０は、複数の平文の入力を受ける。具体的には、入力部２１０は、入出力インタフェース２０４を介して、平文Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・の入力を受ける。本実施の形態では、入力部２１０は、それぞれの平文に対してどの検索者にアクセスを許可するかを示す属性集合Ｓ１，Ｓ２，・・・の入力も受ける。
　ステップＳ１２において、暗号文生成部２２０は、入力部２１０に入力された複数の平文を暗号鍵で暗号化して複数の暗号文を生成する。具体的には、暗号文生成部２２０は、平文Ｄ１を暗号鍵ＥＫ１で暗号化し、暗号化によって得られたデータを暗号文Ｃ１としてメモリ２０２に書き込む。暗号文生成部２２０は、平文Ｄ２を暗号鍵ＥＫ１で暗号化し、暗号化によって得られたデータを暗号文Ｃ２としてメモリ２０２に書き込む。暗号文生成部２２０は、平文Ｄ３を暗号鍵ＥＫ２で暗号化し、暗号化によって得られたデータを暗号文Ｃ３としてメモリ２０２に書き込む。各暗号鍵は、補助記憶装置２０３にあらかじめ記憶されているか、入出力インタフェース２０４を介して適宜入力される。どの平文の暗号化にどの暗号鍵を用いるかは、あらかじめ指定されるか、平文の入力時または暗号鍵の入力時に指定される。本実施の形態では、どの平文の暗号化にどの暗号鍵を用いるかは、ステップＳ１１で入力された属性集合によって決定される。
　ステップＳ１３において、入力部２１０は、入力部２１０に入力された複数の平文のうち１つ以上の平文に対応するキーワードの入力を受ける。すなわち、入力部２１０は、入力部２１０に入力された複数の暗号文のうち１つ以上の暗号文に対応するキーワードの入力を受ける。具体的には、入力部２１０は、入出力インタフェース２０４を介して、キーワードＷ１，Ｗ２，Ｗ３，・・・の入力を受ける。キーワードＷ１は、平文Ｄ１に対応する。すなわち、キーワードＷ１は、暗号文Ｃ１に対応する。キーワードＷ２は、平文Ｄ１および平文Ｄ２に対応する。すなわち、キーワードＷ２は、暗号文Ｃ１および暗号文Ｃ２に対応する。キーワードＷ３は、平文Ｄ３に対応する。すなわち、キーワードＷ３は、暗号文Ｃ３に対応する。各キーワードは、平文に対して手動で設定されてもよいし、平文から自動で抽出されてもよい。
　ステップＳ１４において、索引生成部２３０は、入力部２１０に入力されたキーワードを登録鍵で暗号化して暗号化キーワードを生成する。具体的には、索引生成部２３０は、キーワードＷ１のハッシュ値と、あらかじめ定められた値ｇとをペアリング関数ｅに与え、ペアリング関数ｅより得られた値を底とし、登録鍵ＳＫ１を指数とする、べき乗を算出し、算出結果を暗号化キーワードＶ１としてメモリ２０２に書き込む。索引生成部２３０は、キーワードＷ２のハッシュ値と、値ｇとをペアリング関数ｅに与え、ペアリング関数ｅより得られた値を底とし、登録鍵ＳＫ１を指数とする、べき乗を算出し、算出結果を暗号化キーワードＶ２としてメモリ２０２に書き込む。索引生成部２３０は、キーワードＷ２のハッシュ値と、値ｇとをペアリング関数ｅに与え、ペアリング関数ｅより得られた値を底とし、登録鍵ＳＫ２を指数とする、べき乗を算出し、算出結果を暗号化キーワードＶ３としてメモリ２０２に書き込む。索引生成部２３０は、キーワードＷ３のハッシュ値と、値ｇとをペアリング関数ｅに与え、ペアリング関数ｅより得られた値を底とし、登録鍵ＳＫ２を指数とする、べき乗を算出し、算出結果を暗号化キーワードＶ４としてメモリ２０２に書き込む。各登録鍵は、各暗号鍵と対になっており、各暗号鍵と同じように、補助記憶装置２０３にあらかじめ記憶されているか、入出力インタフェース２０４を介して適宜入力される。どのキーワードの暗号化にどの登録鍵を用いるかは、キーワードに対応する平文がどの暗号鍵で暗号化されたかによって決定される。
　データのアクセス権限情報と、対応する暗号鍵および登録鍵との例を図２０に示す。この例では、平文Ｄ１と平文Ｄ２とが属性集合Ｓ１に対応し、平文Ｄ３が属性集合Ｓ２に対応しているとする。すなわち、平文Ｄ１および平文Ｄ２へのアクセスが属性集合Ｓ１に属する検索者Ｐａおよび検索者Ｐｂに許可され、平文Ｄ３へのアクセスが属性集合Ｓ２に属する検索者Ｐｂのみに許可されているとする。ステップＳ１２では、属性集合Ｓ１と属性集合Ｓ２とに対応した暗号鍵および登録鍵のペアとして、それぞれ暗号鍵ＥＫ１および登録鍵ＳＫ１のペアと暗号鍵ＥＫ２および登録鍵ＳＫ２のペアとが生成される。暗号鍵ＥＫ１および登録鍵ＳＫ１のペアは、属性集合Ｓ１と対応付けて保管される。暗号鍵ＥＫ２および登録鍵ＳＫ２のペアは、属性集合Ｓ２と対応付けて保管される。すでに同じ属性集合を使って暗号鍵および登録鍵のペアが登録されていた場合は、暗号鍵および登録鍵のペアが生成される代わりに、保管されている暗号鍵および登録鍵が読み出される。
　ステップＳ１５において、索引生成部２３０は、ステップＳ１４で生成した暗号化キーワードと、対応する１つ以上の暗号文を識別する識別情報とを含む索引を生成する。具体的には、索引生成部２３０は、図６に示すように、暗号化キーワードＶ１と、平文Ｄ１の識別子との組み合わせを１つのエントリとして含み、暗号化キーワードＶ２と、平文Ｄ１および平文Ｄ２の識別子との組み合わせを別のエントリとして含む索引を生成する。索引生成部２３０は、図７に示すように、暗号化キーワードＶ３と、平文Ｄ３の識別子との組み合わせを１つのエントリとして含み、暗号化キーワードＶ４と、平文Ｄ３の識別子との組み合わせを別のエントリとして含む索引を生成する。なお、図６および図７に示した索引の構造をそのまま適用することもできるが、頻度分析に対する安全性を確保するために、後述する、図１５および図１６に示すような索引を適用することが望ましい。
　ステップＳ１６において、登録部２６０は、暗号文生成部２２０により生成された複数の暗号文と、索引生成部２３０により生成された索引とをサーバ装置４００に送信する。具体的には、登録部２６０は、図１４に示すように、暗号文Ｃ１および暗号文Ｃ２と、図６の索引とをまとめてサーバ装置４００に送信する。登録部２６０は、暗号文Ｃ３と、図７の索引とをまとめてサーバ装置４００に送信する。
　図８は、サーバ装置４００が複数の暗号文と索引とをデータベース４６０に登録する動作を示している。
　ステップＳ２１において、第１受信部４１０は、登録装置２００から送信された複数の暗号文と索引とを受信する。具体的には、第１受信部４１０は、図１４に示すように、暗号文Ｃ１および暗号文Ｃ２と、図６の索引とをまとめて登録装置２００から受信する。第１受信部４１０は、暗号文Ｃ３と、図７の索引とをまとめて登録装置２００から受信する。
　ステップＳ２２において、管理部４２０は、第１受信部４１０により受信された複数の暗号文と索引とをデータベース４６０に登録する。具体的には、管理部４２０は、図１４に示すように、暗号文Ｃ１および暗号文Ｃ２と、図６の索引とをまとめてデータベース４６１に登録する。管理部４２０は、暗号文Ｃ３と、図７の索引とをまとめてデータベース４６１に登録する。なお、データベース４６０は、本実施の形態のように、暗号文と索引のデータベース４６１と、後述する変換鍵のデータベース４６２とに分かれていることが望ましいが、１つに統合されていてもよい。
　図９は、登録装置２００が変換鍵をサーバ装置４００に登録するとともに検索鍵を検索装置３００に配布する動作を示している。
　ステップＳ３１において、鍵生成部２４０は、登録鍵と、検索装置３００により暗号化に用いられる検索鍵とから、サーバ装置４００により代理人再暗号化に用いられる変換鍵を生成する。具体的には、鍵生成部２４０は、前述した値ｇを底とし、登録鍵ＳＫ１を検索鍵Ｋａで割った値を指数とする、べき乗を算出し、算出結果を変換鍵Ｋ１ａとしてメモリ２０２に書き込む。鍵生成部２４０は、値ｇを底とし、登録鍵ＳＫ１を検索鍵Ｋｂで割った値を指数とする、べき乗を算出し、算出結果を変換鍵Ｋ１ｂとしてメモリ２０２に書き込む。鍵生成部２４０は、値ｇを底とし、登録鍵ＳＫ２を検索鍵Ｋｂで割った値を指数とする、べき乗を算出し、算出結果を変換鍵Ｋ２ｂとしてメモリ２０２に書き込む。各検索鍵は、補助記憶装置２０３にあらかじめ記憶されているか、入出力インタフェース２０４を介して適宜入力される。どの登録鍵にどの検索鍵を組み合わせるかは、あらかじめ指定されるか、登録鍵の入力時または検索鍵の入力時に指定される。ある登録鍵と、ある検索鍵との組み合わせから生成された変換鍵を用いれば、その検索鍵で暗号化されたキーワードを、復号することなく、その登録鍵で暗号化されたキーワードに変換することができる。図２０の例では、登録鍵ＳＫ１で生成された索引は属性集合Ｓ１に含まれる検索者Ｐａと検索者Ｐｂとが検索できる。そのため、検索者Ｐａに配布予定の検索鍵Ｋａと、検索者Ｐｂに配布予定の検索鍵Ｋｂとのそれぞれでの検索が可能となるように、それぞれに対応する変換鍵Ｋ１ａおよび変換鍵Ｋ１ｂが生成される。登録鍵ＳＫ２で生成された索引は属性集合Ｓ２に含まれる検索者Ｐｂのみが検索できる。そのため、検索者Ｐｂに配布予定の検索鍵Ｋｂでの検索が可能となるように、検索鍵Ｋｂに対応する変換鍵Ｋ２ｂが生成される。
　ステップＳ３２において、登録部２６０は、鍵生成部２４０により生成された変換鍵をサーバ装置４００に送信する。具体的には、登録部２６０は、図１４に示すように、変換鍵Ｋ１ａ，Ｋ１ｂ，Ｋ２ｂ，・・・をサーバ装置４００に送信する。
　ステップＳ３３において、配布部２５０は、鍵生成部２４０により変換鍵の生成に用いられた検索鍵を検索装置３００に送信する。具体的には、配布部２５０は、図１４に示すように、検索鍵Ｋａを、検索者Ｐａの検索装置３００である検索装置３００ａに送信する。配布部２５０は、検索鍵Ｋｂを、検索者Ｐｂの検索装置３００である検索装置３００ｂに送信する。検索者に配布される検索鍵の例を図２１に示す。この例では、検索者Ｐａには検索鍵Ｋａが配布され、検索者Ｐｂには検索鍵Ｋｂが配布される。このように、検索鍵は検索者ごとに異なる。
　ステップＳ３３の処理は、ステップＳ３１の処理より前に行われてもよい。
　図１０は、サーバ装置４００が変換鍵をデータベース４６０に登録する動作を示している。
　ステップＳ４１において、第１受信部４１０は、登録装置２００から送信された変換鍵を受信する。具体的には、第１受信部４１０は、図１４に示すように、変換鍵Ｋ１ａ，Ｋ１ｂ，Ｋ２ｂ，・・・を登録装置２００から受信する。
　ステップＳ４２において、管理部４２０は、第１受信部４１０により受信された変換鍵をデータベース４６０に登録する。具体的には、管理部４２０は、図１４に示すように、変換鍵Ｋ１ａ，Ｋ１ｂ，Ｋ２ｂ，・・・をデータベース４６２に登録する。前述したように、本実施の形態では、データベース４６０が、暗号文と索引のデータベース４６１と、変換鍵のデータベース４６２とに分かれている。
　図１１は、検索装置３００が検索クエリをサーバ装置４００に送付して検索を要求する動作を示している。
　ステップＳ５１において、取得部３１０は、登録装置２００から送信された検索鍵を受信する。具体的には、検索装置３００ａの取得部３１０は、図１４に示すように、検索鍵Ｋａを登録装置２００から受信する。あるいは、検索装置３００ｂの取得部３１０は、検索鍵Ｋｂを登録装置２００から受信する。
　ステップＳ５２において、入力部３２０は、検索に用いられるキーワードの入力を受ける。具体的には、入力部３２０は、入出力インタフェース３０４または通信装置３０５を介して、キーワードｗの入力を受ける。
　ステップＳ５３において、暗号化部３３０は、入力部３２０に入力されたキーワードを取得部３１０により受信された検索鍵で暗号化して検索クエリを生成する。具体的には、検索装置３００ａの暗号化部３３０は、キーワードｗのハッシュ値を底とし、検索鍵Ｋａを指数とする、べき乗を算出し、算出結果を検索クエリＱとしてメモリ３０２に書き込む。あるいは、検索装置３００ｂの暗号化部３３０は、キーワードｗのハッシュ値を底とし、検索鍵Ｋｂを指数とする、べき乗を算出し、算出結果を検索クエリＱとしてメモリ３０２に書き込む。
　ステップＳ５４において、要求部３４０は、暗号化部３３０により生成された検索クエリをサーバ装置４００に送信して検索を要求する。具体的には、検索装置３００ａまたは検索装置３００ｂの要求部３４０は、図１４に示すように、検索クエリＱをサーバ装置４００に送信する。
　図１２は、サーバ装置４００が検索を行う動作を示している。
　ステップＳ６１において、第２受信部４３０は、検索装置３００から送信された検索クエリを受信する。具体的には、第２受信部４３０は、図１４に示すように、検索クエリＱを検索装置３００ａまたは検索装置３００ｂから受信する。
　ステップＳ６２において、検索部４４０は、第２受信部４３０により受信された検索クエリを管理部４２０により登録された変換鍵で再暗号化して再暗号化キーワードを生成する。具体的には、検索部４４０は、図１４に示すように、検索装置３００ａまたは検索装置３００ｂから送信された検索クエリＱをデータベース４６２に登録されている変換鍵Ｋ１ａ，Ｋ１ｂ，Ｋ２ｂ，・・・で再暗号化し、代理人再暗号化によって得られたデータを再暗号化キーワードｖとしてメモリ４０２に書き込む。代理人再暗号化は、変換鍵Ｋ１ａの場合、検索クエリＱと変換鍵Ｋ１ａとをペアリング関数ｅに与え、ペアリング関数ｅより得られた値のハッシュ値を算出することで行われる。代理人再暗号化は、変換鍵Ｋ１ｂの場合、検索クエリＱと変換鍵Ｋ１ｂとをペアリング関数ｅに与え、ペアリング関数ｅより得られた値のハッシュ値を算出することで行われる。代理人再暗号化は、変換鍵Ｋ２ｂの場合、検索クエリＱと変換鍵Ｋ２ｂとをペアリング関数ｅに与え、ペアリング関数ｅより得られた値のハッシュ値を算出することで行われる。
　ステップＳ６３において、検索部４４０は、管理部４２０により登録された索引をステップＳ６２で生成した再暗号化キーワードで検索する。具体的には、検索部４４０は、図１４に示すように、データベース４６１に登録されている図６の索引から、再暗号化キーワードｖと一致する暗号化キーワードを含むエントリを抽出する。検索部４４０は、データベース４６１に登録されている図７の索引から、再暗号化キーワードｖと一致する暗号化キーワードを含むエントリを抽出する。
　検索結果として暗号化キーワードが得られなければ、検索の動作が終了する。検索結果として暗号化キーワードが得られれば、ステップＳ６４の処理が行われる。再暗号化キーワードｖが暗号化キーワードＶ１と一致する場合、図６の索引から、検索結果として暗号化キーワードＶ１を含むエントリが抽出される。再暗号化キーワードｖが暗号化キーワードＶ２と一致する場合、図６の索引から、検索結果として暗号化キーワードＶ２を含むエントリが抽出される。再暗号化キーワードｖが暗号化キーワードＶ３と一致する場合、図７の索引から、検索結果として暗号化キーワードＶ３を含むエントリが抽出される。再暗号化キーワードｖが暗号化キーワードＶ４と一致する場合、図７の索引から、検索結果として暗号化キーワードＶ４を含むエントリが抽出される。
　ステップＳ６４において、検索部４４０は、ステップＳ６３で検索結果として得られた暗号化キーワードを含む索引から識別情報を取得する。そして、検索部４４０は、管理部４２０により登録された複数の暗号文の中から、取得した識別情報によって識別される暗号文を抽出する。具体的には、検索部４４０は、図１４に示すように、検索結果として暗号化キーワードＶ１を含むエントリを抽出した場合、そのエントリに平文Ｄ１の識別子が含まれているため、データベース４６１に登録されている暗号文Ｃ１を抽出する。検索部４４０は、検索結果として暗号化キーワードＶ２を含むエントリを抽出した場合、そのエントリに平文Ｄ１および平文Ｄ２の識別子が含まれているため、データベース４６１に登録されている暗号文Ｃ１および暗号文Ｃ２を抽出する。検索部４４０は、検索結果として暗号化キーワードＶ３を含むエントリを抽出した場合、そのエントリに平文Ｄ３の識別子が含まれているため、データベース４６１に登録されている暗号文Ｃ３を抽出する。検索部４４０は、検索結果として暗号化キーワードＶ４を含むエントリを抽出した場合、そのエントリに平文Ｄ３の識別子が含まれているため、データベース４６１に登録されている暗号文Ｃ３を抽出する。
　送信部４５０は、検索部４４０により抽出された暗号文を検索装置３００に送信する。具体的には、送信部４５０は、図１４に示すように、キーワードｗがキーワードＷ１と一致する場合、検索装置３００ａから送信された検索クエリＱに対しては、検索結果として暗号文Ｃ１が抽出されるため、暗号文Ｃ１を検索装置３００ａに送信する。送信部４５０は、キーワードｗがキーワードＷ２と一致する場合、検索装置３００ａから送信された検索クエリＱに対しては、検索結果として暗号文Ｃ１および暗号文Ｃ２が抽出されるため、暗号文Ｃ１および暗号文Ｃ２を検索装置３００ａに送信する。送信部４５０は、キーワードｗがキーワードＷ３と一致する場合、検索装置３００ａから送信された検索クエリＱに対しては、検索結果として暗号文が抽出されないため、暗号文を検索装置３００ａに送信しない。あるいは、送信部４５０は、キーワードｗがキーワードＷ１と一致する場合、検索装置３００ｂから送信された検索クエリＱに対しては、検索結果として暗号文Ｃ１が抽出されるため、暗号文Ｃ１を検索装置３００ｂに送信する。送信部４５０は、キーワードｗがキーワードＷ２と一致する場合、検索装置３００ｂから送信された検索クエリＱに対しては、検索結果として暗号文Ｃ１および暗号文Ｃ２が抽出されるため、暗号文Ｃ１および暗号文Ｃ２を検索装置３００ｂに送信する。送信部４５０は、キーワードｗがキーワードＷ３と一致する場合、検索装置３００ｂから送信された検索クエリＱに対しては、検索結果として暗号文Ｃ３が抽出されるため、暗号文Ｃ３を検索装置３００ｂに送信する。
　図１３は、検索装置３００が検索結果を取得する動作を示している。
　ステップＳ７１において、要求部３４０は、サーバ装置４００から送信された暗号文を受信する。具体的には、検索装置３００ａまたは検索装置３００ｂの要求部３４０は、キーワードｗがキーワードＷ１と一致する場合、暗号文Ｃ１をサーバ装置４００から受信する。検索装置３００ａまたは検索装置３００ｂの要求部３４０は、キーワードｗがキーワードＷ２と一致する場合、暗号文Ｃ１および暗号文Ｃ２をサーバ装置４００から受信する。検索装置３００ｂの要求部３４０は、キーワードｗがキーワードＷ３と一致する場合、暗号文Ｃ３をサーバ装置４００から受信する。
　ステップＳ７２において、復号部３５０は、要求部３４０により受信された暗号文を暗号鍵で復号する。具体的には、検索装置３００ａまたは検索装置３００ｂの復号部３５０は、ステップＳ７１で暗号文Ｃ１が受信されていれば、暗号文Ｃ１を暗号鍵ＥＫ１で復号し、復号によって得られたデータを平文Ｄ１としてメモリ３０２に書き込む。検索装置３００ａまたは検索装置３００ｂの復号部３５０は、ステップＳ７１で暗号文Ｃ２が受信されていれば、暗号文Ｃ２を暗号鍵ＥＫ１で復号し、復号によって得られたデータを平文Ｄ２としてメモリ３０２に書き込む。検索装置３００ｂの復号部３５０は、ステップＳ７１で暗号文Ｃ３が受信されていれば、暗号文Ｃ３を暗号鍵ＥＫ２で復号し、復号によって得られたデータを平文Ｄ３としてメモリ３０２に書き込む。各暗号鍵は、補助記憶装置３０３にあらかじめ記憶されているか、入出力インタフェース３０４または通信装置３０５を介して適宜入力される。本実施の形態では、ステップＳ１２で生成された暗号鍵が、ステップＳ１２以後に、対応する検索者に配布される。図２０の例では、暗号鍵ＥＫ１は検索者Ｐａおよび検索者Ｐｂに送付され、暗号鍵ＥＫ２は検索者Ｐｂのみに送付される。すなわち、暗号鍵ＥＫ１は登録装置２００から検索装置３００ａおよび検索装置３００ｂに送信され、暗号鍵ＥＫ２は登録装置２００から検索装置３００ｂのみに送信される。登録装置２００から送信された暗号鍵ＥＫ１は、ステップＳ７２以前に、検索装置３００ａおよび検索装置３００ｂで受信される。登録装置２００から送信された暗号鍵ＥＫ２は、ステップＳ７２以前に、検索装置３００ｂで受信される。
　ステップＳ７３において、出力部３６０は、復号部３５０により得られた平文を出力する。具体的には、検索装置３００ａまたは検索装置３００ｂの出力部３６０は、ステップＳ７２で平文Ｄ１が得られていれば、入出力インタフェース２０４を介して、平文Ｄ１を画面に表示するか、ファイルに出力する。検索装置３００ａまたは検索装置３００ｂの出力部３６０は、ステップＳ７２で平文Ｄ２が得られていれば、入出力インタフェース２０４を介して、平文Ｄ２を画面に表示するか、ファイルに出力する。検索装置３００ｂの出力部３６０は、ステップＳ７２で平文Ｄ３が得られていれば、入出力インタフェース２０４を介して、平文Ｄ３を画面に表示するか、ファイルに出力する。
　図１５を参照して、より具体的な索引の生成のしかたを説明する。
　ステップＳ１４およびステップＳ１５において、登録装置２００の索引生成部２３０は、入力部２１０に入力されたキーワードを登録鍵で暗号化して得られた結果データに対し、第１変換処理と第２変換処理とを別々に実行する。索引生成部２３０は、第１変換処理を実行して得られた第１変換データを暗号化キーワードとして利用する。索引生成部２３０は、第２変換処理を実行して得られた第２変換データを暗号文識別子で符号化して識別情報を生成する。暗号文識別子は、入力部２１０に入力されたキーワードに対応する暗号文の組み合わせを一意に表すデータである。
　本実施の形態では、第１変換処理は、結果データに第１値を連結し、第１値を連結したデータのハッシュ値を第１変換データとして算出する処理である。第２変換処理は、結果データに第１値とは異なる第２値を連結し、第２値を連結したデータのハッシュ値を第２変換データとして算出する処理である。
　なお、第１変換処理と第２変換処理は、互いに異なる処理であればよく、種々の変形例が実施可能である。１つの例において、第１変換処理は、結果データを第１ハッシュ関数によってハッシュ値である第１変換データに変換する処理である。第２変換処理は、結果データを第１ハッシュ関数とは異なる第２ハッシュ関数によってハッシュ値である第２変換データに変換する処理である。
　本実施の形態では、第２変換データの符号化は、第２変換データと暗号文識別子との排他的論理和を識別情報として算出することで行われる。
　以下の記号を定義する。
　λ：セキュリティパラメータ
　Ｗ：登録時のキーワード
　ｗ：検索時のキーワード
　Ｄ：平文
　Ｇ１，Ｇ２，ＧＴ：巡回群
　Ｈ１，Ｈ２：ハッシュ関数
　ｅ：ペアリング関数
　Ｇ１，Ｇ２，ＧＴともに大きな素数ｐを位数として持つ。Ｇ２の生成元はｇである。つまり、ｇｘ≠１（１≦ｘ≦ｐ－１）かつｇｐ＝１である。
　ハッシュ関数Ｈ１，Ｈ２は、以下のような関数である。
　Ｈ１：｛０，１｝＊→Ｇ１（｛０，１｝＊は任意のビット列）
　Ｈ２：｛０，１｝＊→｛０，１｝λ
　ペアリング関数ｅは、以下のような関数である。
　ｅ：Ｇ１×Ｇ２→ＧＴ
　ｅ（Ｈ（ｗ）ｘ，ｇｙ）＝ｅ（Ｈ（ｗ），ｇ）ｘｙが成立する。
　具体的な索引の生成の手順は、以下のとおりである。
１．平文Ｄ１，・・・，Ｄｎから相異なるキーワードＷ１，・・・，ＷＬを抽出する。Ｌは正の整数である。
２．鍵ｓｋ＿Ｓに対応する索引ｉｎｄ＿Ｓ＝｛（キーワード，識別子）｝を生成する。ただし、このＳは、平文Ｄ１，・・・，Ｄｎへのアクセスが許可される検索者を示す属性情報の集合を意味する。例えば、検索者Ｐａおよび検索者Ｐｂに対して平文Ｄ１，・・・，Ｄｎへのアクセスが許可されている場合、Ｓ＝｛Ｐａ，Ｐｂ｝である。この場合、図２０の例を用いると、Ｓ＝Ｓ１、ｓｋ＿Ｓ＝ＳＫ１である。
３．各キーワードに対応する識別子をベクトルで表現する。例えば、平文数ｎ＝５、ハッシュ関数Ｈ２の出力ビット長λ＝１０のとき、キーワードＷ１に平文Ｄ１、平文Ｄ３および平文Ｄ５が対応することは、
　（１，０，１，０，１，０，０，０，０，０）
と表現される。キーワードＷＬに平文Ｄ２および平文Ｄ３が対応することは、
　（０，１，１，０，０，０，０，０，０，０）
と表現される。すなわち、各ベクトルの順番がヒットする平文の識別子と対応しており、平文Ｄ１、平文Ｄ３および平文Ｄ５の識別子がヒットする場合は、ベクトルの１番目、３番目および５番目の成分が１となり、それ以外の成分がすべて０になる。このとき、ｉｎｄ＿Ｓ＝｛（Ｗ１，（１，０，１，０，１，０，０，０，０，０）），・・・，（ＷＬ，（０，１，１，０，０，０，０，０，０，０））｝が構成される。
４．各Ｗｉ（１≦ｉ≦Ｌ）に対して、ペアリング関数ｅとハッシュ関数Ｈ１，Ｈ２とを用いて、以下のｔ｛ｉ，０｝およびｔ｛ｉ，１｝を計算する。
　ｔ｛ｉ，０｝＝Ｈ２（ｅ（Ｈ１（Ｗｉ），ｇｓｋ＿Ｓ）｜｜０）
　ｔ｛ｉ，１｝＝Ｈ２（ｅ（Ｈ１（Ｗｉ），ｇｓｋ＿Ｓ）｜｜１）
　「｜｜」は連結を表す。ｔ｛ｉ，０｝の計算は、第１変換処理に相当する。ｔ｛ｉ，１｝の計算は、第２変換処理に相当する。この例では、第１値を０、第２値を１としている。なお、ハッシュ関数Ｈ１とハッシュ関数Ｈ２は同じ関数でもよい。
５．各ｉ（１≦ｉ≦Ｌ）に対して、ｔ｛ｉ，１｝のハッシュ値をベクトル表現にする。例えば、ｔ｛１，１｝＝１０１０１０１０１０であれば、これは、
　（１，０，１，０，１，０，１，０，１，０）
と表現される。ｔ｛Ｌ，１｝＝１１１１１０００００であれば、これは、
　（１，１，１，１，１，０，０，０，０，０）
と表現される。
６．各Ｗｉ（１≦ｉ≦Ｌ）の識別子に対して、ベクトル表現されたｔ｛ｉ，１｝と各成分との排他的論理和を計算する。例えば、Ｗ１について、
　（１，０，１，０，１，０，０，０，０，０）＋（１，０，１，０，１，０，１，０，１，０）＝（０，０，０，０，０，０，１，０，１，０）
が計算される。この計算されたベクトルをＴ｛１，１｝と定義する。ＷＬについて、
　（０，１，１，０，０，０，０，０，０，０）＋（１，１，１，１，１，０，０，０，０，０）＝（１，０，０，１，１，０，０，０，０，０）
が計算される。この計算されたベクトルをＴ｛Ｌ，１｝と定義する。
７．ｉｎｄ＿Ｓを図１５に示すように更新し、ＩＮＤ＿Ｓ＝（ｉｎｄ＿Ｓ，Ｓ）を出力する。
　図１６を参照して、上述した索引の生成のしかたに対応する、索引の検索のしかたを説明する。
　ステップＳ６２からステップＳ６４において、サーバ装置４００の検索部４４０は、検索装置３００から送信された検索クエリを再暗号化して得られた結果データに対し、第１変換処理と第２変換処理とを別々に実行する。検索部４４０は、第１変換処理を実行して得られた第１変換データを再暗号化キーワードとして利用する。検索部４４０は、検索結果として暗号化キーワードが得られれば、第２変換処理を実行して得られた第２変換データを識別情報で復号して暗号文識別子を取得する。そして、検索部４４０は、管理部４２０により登録された複数の暗号文の中から、取得した暗号文識別子によって表される組み合わせに含まれる暗号文を抽出する。
　前述したように、本実施の形態では、第１変換処理は、結果データに第１値を連結し、第１値を連結したデータのハッシュ値を第１変換データとして算出する処理である。第２変換処理は、結果データに第１値とは異なる第２値を連結し、第２値を連結したデータのハッシュ値を第２変換データとして算出する処理である。
　本実施の形態では、第２変換データの復号は、第２変換データと識別情報との排他的論理和を暗号文識別子として算出することで行われる。
　具体的な索引の検索の手順は、以下のとおりである。
１．検索クエリｑ＿Ｕと変換鍵ｃｋ＿Ｕとに対して、ペアリング関数ｅとハッシュ関数Ｈ１，Ｈ２とを用いて、以下のｔ０およびｔ１を計算する。
　ｔ０＝Ｈ２（ｅ（ｑ＿Ｕ，ｃｋ＿Ｕ）｜｜１）＝Ｈ２（ｅ（Ｈ１（ｗ），ｇｓｋ＿Ｓ）｜｜０）
　ｔ１＝Ｈ２（ｅ（ｑ＿Ｕ，ｃｋ＿Ｕ）｜｜１）＝Ｈ２（ｅ（Ｈ１（ｗ），ｇｓｋ＿Ｓ）｜｜１）
２．索引ｉｎｄ＿Ｓ＝｛（ｋｅｙ，ｖａｌｕｅ）｝に対して、ｔ０＝ｋｅｙとなるｋｅｙがあるか、バイナリ比較等を用いてチェックする。
３．もしなければ、ＩＤ＝０（空集合）として出力する。もしあれば、（ｋｅｙ，ｖａｌｕｅ）とそのｋｅｙに対応したｖａｌｕｅに対して、ｔ１をベクトル表現した値とｖａｌｕｅとの排他的論理和を計算し、成分が１となっている部分に対応した識別子をすべてＩＤに含め、ＩＤを出力する。例えば、ｉｎｄ＿Ｓが図１６に示すとおりとし、ｔ｛１，０｝＝ｔ０かつｔ１＝（１，０，１，０，１，０，１，０，１，０）とする。このとき、ｔ｛１，０｝に対応した（０，０，０，０，０，０，１，０，１，０）とｔ１＝（１，０，１，０，１，０，１，０，１，０）との排他的論理和を成分ごとに計算し、（１，０，１，０，１，０，０，０，０，０）を得る。よって、平文Ｄ１、平文Ｄ３および平文Ｄ５の識別子をＩＤに含めて、ＩＤを出力する。
　上記のような索引技術を適用することで安全性を高めることができる。
　＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
　本実施の形態では、複数の鍵を使ってアクセス制御を達成しながら、方式に索引型を適用しているため、秘匿検索の高速化を達成できる。また、共通鍵ベース索引方式のほとんどを適用できるため、汎用性が高い。
　本実施の形態では、特に、公開鍵暗号技術と複数の秘密鍵とを使って、共通鍵暗号ベースの秘匿検索技術におけるアクセス制御を実現することができる。公開鍵暗号技術としては、ペアリングによる代理人再暗号化技術が用いられている。代理人再暗号化技術では、ある変換鍵を使えば、検索者が暗号化したデータを復号せずに、登録者が暗号化したデータへ変換できる。
　本実施の形態では、データ登録時に、タグ型ではなく、索引型のデータが生成され、データ検索時に、索引型の検索クエリが生成される。よって、効率が良い。
　本実施の形態では、データ登録時に同じ暗号化キーワードはまとめて索引に登録されるとともに、既存の安全な索引構成手法を適用して高安全化が可能となる。例えば、索引にダミーを追加したり、ヒットするデータ名も暗号化して隠したりする手法を適用することができる。
　本実施の形態は、既存の共通鍵暗号ベースの索引型の方式に適用できるため、部分一致検索等、柔軟な検索機能付きの索引方式も構成することが可能である。
　＊＊＊他の構成＊＊＊
　本実施の形態では、登録装置２００の入力部２１０、暗号文生成部２２０、索引生成部２３０、鍵生成部２４０、配布部２５０および登録部２６０の機能がソフトウェアにより実現されるが、変形例として、入力部２１０、暗号文生成部２２０、索引生成部２３０、鍵生成部２４０、配布部２５０および登録部２６０の機能がハードウェアにより実現されてもよい。この変形例について、主に本実施の形態との差異を説明する。
　図１７を参照して、本実施の形態の変形例に係る登録装置２００の構成を説明する。
　登録装置２００は、電子回路２０９、補助記憶装置２０３、入出力インタフェース２０４および通信装置２０５といったハードウェアを備える。
　電子回路２０９は、入力部２１０、暗号文生成部２２０、索引生成部２３０、鍵生成部２４０、配布部２５０および登録部２６０の機能を実現する専用のハードウェアである。電子回路２０９は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、または、これらのうちいくつか、もしくは、すべての組み合わせである。「ＩＣ」は、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。「ＧＡ」は、Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙの略語である。「ＦＰＧＡ」は、Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙの略語である。「ＡＳＩＣ」は、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。
　登録装置２００は、電子回路２０９を代替する複数の電子回路を備えていてもよい。これら複数の電子回路は、全体として入力部２１０、暗号文生成部２２０、索引生成部２３０、鍵生成部２４０、配布部２５０および登録部２６０の機能を実現する。それぞれの電子回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、または、これらのうちいくつか、もしくは、すべての組み合わせである。
　別の変形例として、入力部２１０、暗号文生成部２２０、索引生成部２３０、鍵生成部２４０、配布部２５０および登録部２６０の機能がソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。すなわち、入力部２１０、暗号文生成部２２０、索引生成部２３０、鍵生成部２４０、配布部２５０および登録部２６０の機能の一部が専用のハードウェアにより実現され、残りがソフトウェアにより実現されてもよい。
　プロセッサ２０１および電子回路２０９は、いずれも処理回路である。すなわち、登録装置２００の構成が図２および図１７のいずれに示した構成であっても、入力部２１０、暗号文生成部２２０、索引生成部２３０、鍵生成部２４０、配布部２５０および登録部２６０の動作は、処理回路により行われる。
　本実施の形態では、検索装置３００の取得部３１０、入力部３２０、暗号化部３３０、要求部３４０、復号部３５０および出力部３６０の機能がソフトウェアにより実現されるが、変形例として、取得部３１０、入力部３２０、暗号化部３３０、要求部３４０、復号部３５０および出力部３６０の機能がハードウェアにより実現されてもよい。この変形例について、主に本実施の形態との差異を説明する。
　図１８を参照して、本実施の形態の変形例に係る検索装置３００の構成を説明する。
　検索装置３００は、電子回路３０９、補助記憶装置３０３、入出力インタフェース３０４および通信装置３０５といったハードウェアを備える。
　電子回路３０９は、取得部３１０、入力部３２０、暗号化部３３０、要求部３４０、復号部３５０および出力部３６０の機能を実現する専用のハードウェアである。電子回路３０９は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、または、これらのうちいくつか、もしくは、すべての組み合わせである。
　検索装置３００は、電子回路３０９を代替する複数の電子回路を備えていてもよい。これら複数の電子回路は、全体として取得部３１０、入力部３２０、暗号化部３３０、要求部３４０、復号部３５０および出力部３６０の機能を実現する。それぞれの電子回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、または、これらのうちいくつか、もしくは、すべての組み合わせである。
　別の変形例として、取得部３１０、入力部３２０、暗号化部３３０、要求部３４０、復号部３５０および出力部３６０の機能がソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。すなわち、取得部３１０、入力部３２０、暗号化部３３０、要求部３４０、復号部３５０および出力部３６０の機能の一部が専用のハードウェアにより実現され、残りがソフトウェアにより実現されてもよい。
　プロセッサ３０１および電子回路３０９は、いずれも処理回路である。すなわち、検索装置３００の構成が図３および図１８のいずれに示した構成であっても、取得部３１０、入力部３２０、暗号化部３３０、要求部３４０、復号部３５０および出力部３６０の動作は、処理回路により行われる。
　本実施の形態では、サーバ装置４００の第１受信部４１０、管理部４２０、第２受信部４３０、検索部４４０および送信部４５０の機能がソフトウェアにより実現されるが、変形例として、第１受信部４１０、管理部４２０、第２受信部４３０、検索部４４０および送信部４５０の機能がハードウェアにより実現されてもよい。この変形例について、主に本実施の形態との差異を説明する。
　図１９を参照して、本実施の形態の変形例に係るサーバ装置４００の構成を説明する。
　サーバ装置４００は、電子回路４０９、補助記憶装置４０３、入出力インタフェース４０４および通信装置４０５といったハードウェアを備える。
　電子回路４０９は、第１受信部４１０、管理部４２０、第２受信部４３０、検索部４４０および送信部４５０の機能を実現する専用のハードウェアである。電子回路４０９は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、または、これらのうちいくつか、もしくは、すべての組み合わせである。
　サーバ装置４００は、電子回路４０９を代替する複数の電子回路を備えていてもよい。これら複数の電子回路は、全体として第１受信部４１０、管理部４２０、第２受信部４３０、検索部４４０および送信部４５０の機能を実現する。それぞれの電子回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、または、これらのうちいくつか、もしくは、すべての組み合わせである。
　別の変形例として、第１受信部４１０、管理部４２０、第２受信部４３０、検索部４４０および送信部４５０の機能がソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。すなわち、第１受信部４１０、管理部４２０、第２受信部４３０、検索部４４０および送信部４５０の機能の一部が専用のハードウェアにより実現され、残りがソフトウェアにより実現されてもよい。
　プロセッサ４０１および電子回路４０９は、いずれも処理回路である。すなわち、サーバ装置４００の構成が図４および図１９のいずれに示した構成であっても、第１受信部４１０、管理部４２０、第２受信部４３０、検索部４４０および送信部４５０の動作は、処理回路により行われる。
　１００　秘匿検索システム、１０１　ネットワーク、２００　登録装置、２０１　プロセッサ、２０２　メモリ、２０３　補助記憶装置、２０４　入出力インタフェース、２０５　通信装置、２０９　電子回路、２１０　入力部、２２０　暗号文生成部、２３０　索引生成部、２４０　鍵生成部、２５０　配布部、２６０　登録部、３００　検索装置、３００ａ　検索装置、３００ｂ　検索装置、３０１　プロセッサ、３０２　メモリ、３０３　補助記憶装置、３０４　入出力インタフェース、３０５　通信装置、３０９　電子回路、３１０　取得部、３２０　入力部、３３０　暗号化部、３４０　要求部、３５０　復号部、３６０　出力部、４００　サーバ装置、４０１　プロセッサ、４０２　メモリ、４０３　補助記憶装置、４０４　入出力インタフェース、４０５　通信装置、４０９　電子回路、４１０　第１受信部、４２０　管理部、４３０　第２受信部、４４０　検索部、４５０　送信部、４６０　データベース、４６１　データベース、４６２　データベース。

Claims (12)

  1. 　複数の暗号文のうち１つ以上の暗号文に対応するキーワードを登録鍵で暗号化して暗号化キーワードを生成し、生成した暗号化キーワードと、前記１つ以上の暗号文を識別する識別情報とを含む索引を生成する索引生成部と、
    　前記登録鍵と、検索に用いるキーワードを暗号化して検索クエリを生成する検索装置により暗号化に用いられる検索鍵とから、前記検索クエリを再暗号化して再暗号化キーワードを生成し前記索引を前記再暗号化キーワードで検索するサーバ装置により代理人再暗号化に用いられる変換鍵を生成する鍵生成部と、
    　前記複数の暗号文と、前記索引生成部により生成された索引と、前記鍵生成部により生成された変換鍵とを前記サーバ装置に送信する登録部と
    を備える登録装置。
  2. 　前記索引生成部は、前記１つ以上の暗号文に対応するキーワードを前記登録鍵で暗号化して得られた結果データに対し、第１変換処理と、前記第１変換処理とは異なる第２変換処理とを別々に実行し、前記第１変換処理を実行して得られた第１変換データを前記暗号化キーワードとして利用し、前記第２変換処理を実行して得られた第２変換データを、前記１つ以上の暗号文の組み合わせを一意に表す暗号文識別子で符号化して前記識別情報を生成する請求項１に記載の登録装置。
  3. 　前記第１変換処理は、前記結果データに第１値を連結し、前記第１値を連結したデータのハッシュ値を前記第１変換データとして算出する処理であり、
    　前記第２変換処理は、前記結果データに前記第１値とは異なる第２値を連結し、前記第２値を連結したデータのハッシュ値を前記第２変換データとして算出する処理である請求項２に記載の登録装置。
  4. 　前記索引生成部は、前記第２変換データと前記暗号文識別子との排他的論理和を前記識別情報として算出する請求項２または３に記載の登録装置。
  5. 　複数の暗号文と、１つ以上の暗号文に対応するキーワードを登録鍵で暗号化して暗号化キーワードを生成する登録装置が生成した、前記暗号化キーワードと前記１つ以上の暗号文を識別する識別情報とを含む索引と、前記登録装置が前記登録鍵と検索に用いるキーワードを暗号化して検索クエリを生成する検索装置により暗号化に用いられる検索鍵とから生成した、代理人再暗号化に用いられる変換鍵とを受信する第１受信部と、
    　前記第１受信部により受信された複数の暗号文と索引と変換鍵とをデータベースに登録する管理部と、
    　前記検索クエリを受信する第２受信部と、
    　前記第２受信部により受信された検索クエリを前記管理部により登録された変換鍵で再暗号化して再暗号化キーワードを生成し、前記管理部により登録された索引を前記再暗号化キーワードで検索し、検索結果として前記暗号化キーワードが得られれば、前記索引から前記識別情報を取得し、前記管理部により登録された複数の暗号文の中から、前記識別情報によって識別される暗号文を抽出する検索部と、
    　前記検索部により抽出された暗号文を前記検索装置に送信する送信部と
    を備えるサーバ装置。
  6. 　前記検索部は、前記検索クエリを再暗号化して得られた結果データに対し、第１変換処理と、前記第１変換処理とは異なる第２変換処理とを別々に実行し、前記第１変換処理を実行して得られた第１変換データを前記再暗号化キーワードとして利用し、前記検索結果として前記暗号化キーワードが得られれば、前記第２変換処理を実行して得られた第２変換データを前記識別情報で復号して、前記１つ以上の暗号文の組み合わせを一意に表す暗号文識別子を取得し、前記複数の暗号文の中から、前記暗号文識別子によって表される組み合わせに含まれる暗号文を抽出する請求項５に記載のサーバ装置。
  7. 　前記第１変換処理は、前記結果データに第１値を連結し、前記第１値を連結したデータのハッシュ値を前記第１変換データとして算出する処理であり、
    　前記第２変換処理は、前記結果データに前記第１値とは異なる第２値を連結し、前記第２値を連結したデータのハッシュ値を前記第２変換データとして算出する処理である請求項６に記載のサーバ装置。
  8. 　前記検索部は、前記第２変換データと前記識別情報との排他的論理和を前記暗号文識別子として算出する請求項６または７に記載のサーバ装置。
  9. 　前記登録装置と、
    　前記検索装置と、
    　請求項５から８のいずれか１項に記載のサーバ装置と
    を備える秘匿検索システム。
  10. 　登録装置が、複数の暗号文のうち１つ以上の暗号文に対応するキーワードを登録鍵で暗号化して暗号化キーワードを生成し、生成した暗号化キーワードと、前記１つ以上の暗号文を識別する識別情報とを含む索引を生成し、前記登録鍵と、検索装置により暗号化に用いられる検索鍵とから、サーバ装置により代理人再暗号化に用いられる変換鍵を生成し、前記複数の暗号文と、生成した索引と、生成した変換鍵とを前記サーバ装置に送信し、
    　前記サーバ装置が、前記複数の暗号文と前記索引と前記変換鍵とをデータベースに登録し、
    　前記検索装置が、検索に用いるキーワードを暗号化して検索クエリを生成し、生成した検索クエリを前記サーバ装置に送信し、
    　前記サーバ装置が、前記検索クエリを前記データベースに登録した変換鍵で再暗号化して再暗号化キーワードを生成し、前記データベースに登録した索引を前記再暗号化キーワードで検索し、検索結果として前記暗号化キーワードが得られれば、前記索引から前記識別情報を取得し、前記データベースに登録した複数の暗号文の中から、前記識別情報によって識別される暗号文を抽出し、抽出した暗号文を前記検索装置に送信する秘匿検索方法。
  11. 　コンピュータに、
    　複数の暗号文のうち１つ以上の暗号文に対応するキーワードを登録鍵で暗号化して暗号化キーワードを生成し、生成した暗号化キーワードと、前記１つ以上の暗号文を識別する識別情報とを含む索引を生成する索引生成手順と、
    　前記登録鍵と、検索に用いるキーワードを暗号化して検索クエリを生成する検索装置により暗号化に用いられる検索鍵とから、前記検索クエリを再暗号化して再暗号化キーワードを生成し前記索引を前記再暗号化キーワードで検索するサーバ装置により代理人再暗号化に用いられる変換鍵を生成する鍵生成手順と、
    　前記複数の暗号文と、前記索引生成手順により生成された索引と、前記鍵生成手順により生成された変換鍵とを前記サーバ装置に送信する登録手順と
    を実行させる登録プログラム。
  12. 　コンピュータに、
    　複数の暗号文と、１つ以上の暗号文に対応するキーワードを登録鍵で暗号化して暗号化キーワードを生成する登録装置が生成した、前記暗号化キーワードと前記１つ以上の暗号文を識別する識別情報とを含む索引と、前記登録装置が前記登録鍵と検索に用いるキーワードを暗号化して検索クエリを生成する検索装置により暗号化に用いられる検索鍵とから生成した、代理人再暗号化に用いられる変換鍵とを受信する第１手順と、
    　前記第１手順により受信された複数の暗号文と索引と変換鍵とをデータベースに登録する管理手順と、
    　前記検索クエリを受信する第２手順と、
    　前記第２手順により受信された検索クエリを前記管理手順により登録された変換鍵で再暗号化して再暗号化キーワードを生成し、前記管理手順により登録された索引を前記再暗号化キーワードで検索し、検索結果として前記暗号化キーワードが得られれば、前記索引から前記識別情報を取得し、前記管理手順により登録された複数の暗号文の中から、前記識別情報によって識別される暗号文を抽出する検索手順と、
    　前記検索手順により抽出された暗号文を前記検索装置に送信する送信手順と
    を実行させるサーバプログラム。
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